Choisir le moteur électrique des convoyeurs de ligne d'embouteillage et de remplissage

Sur les convoyeurs des lignes d'embouteillage et de remplissage, la puissance moteur est en général faible : sur un convoyeur à chaîne plastique (table-top) de 10 mètres transportant une file de bouteilles, la puissance nécessaire ressort à environ 0,15 kW avec les hypothèses ci-dessous, et un moteur 4 pôles de 0,25 kW (DRG-711-4, 1340 tr/min, 0,66 A sous 400 V) suffit. Sur une ligne de remplissage, ce qui décide n'est pas la puissance d'un moteur mais la vitesse relative de nombreux petits moteurs, leur tenue en milieu humide et leur adaptation au réducteur. Ces valeurs sont indicatives ; la puissance exacte relève des données du constructeur du convoyeur et de la plaque du moteur existant.

Une ligne de remplissage se compose de dizaines de courts convoyeurs, chacun avec son moteur, reliant remplisseuse, boucheuse, étiqueteuse et emballeuse. Ces moteurs se situent le plus souvent entre 0,25 et 1,5 kW, sont bridés sur un réducteur à roue et vis sans fin ou hélicoïdal et synchronisés par variateurs. Le raccordement du variateur, du moteur et de la commande doit être confié à un électricien qualifié ; mettez la ligne hors tension avant le lavage.

Vous pouvez filtrer tous les modèles à petite carcasse par puissance et vitesse parmi les 120 modèles de la page Acheter un moteur électrique en ligne.

Puissance d'un convoyeur à bouteilles : chaîne, bouteilles en défilement et accumulées

Sur un convoyeur à chaîne plastique, l'effort vient de trois sources : le frottement de la chaîne sur les glissières, le poids des bouteilles en défilement, et les bouteilles accumulées qui attendent pendant que la chaîne glisse sous elles. Dans la zone d'accumulation, la bouteille est immobile mais la chaîne continue de défiler dessous ; frottement chaîne-glissière et frottement bouteille-chaîne s'additionnent, ce qui en fait la partie la plus chargée de la ligne.

Ligne d'exemple (hypothèses) : longueur 10 m, chaîne 2,5 kg/m, bouteilles en défilement 6 kg/m, bouteilles accumulées 7,5 kg/m sur les 3 derniers mètres ; frottement chaîne-glissière μ = 0,25, bouteille-chaîne μ = 0,3 ; vitesse 20 m/min.

Puissance moteur : P = F × v / η = 347 N × 0,333 m/s / 0,75 ≈ 154 W. Ici η est un coefficient de transmission qui inclut la perte du réducteur à roue et vis (hypothèse) ; sur ce type de réducteur, la perte augmente avec le rapport. Les coefficients de frottement varient selon la lubrification (eau savonneuse ou lubrification sèche), la matière de la chaîne et le fond de bouteille ; à sec, le même convoyeur peut demander nettement plus de puissance.

Vitesse : cadence, diamètre de bouteille et rapport du réducteur

La vitesse du convoyeur est d'abord bornée par la cadence. Sur une ligne qui remplit 12000 bouteilles par heure, même si des bouteilles de 80 mm défilent en file unique sans écart, la vitesse doit être d'au moins 12000 × 0,08 / 60 = 16 m/min. Comme il faut des écarts entre bouteilles et des tampons aux entrées de machines, nous avons retenu 20 m/min dans l'exemple.

Avec un pignon de 130 mm de diamètre primitif, la vitesse du pignon vaut n = v / (π·D) = 49,0 tr/min. Pour garder une marge de synchronisation, nous voulons que le moteur tourne à 40 Hz et non à 50 Hz à cette vitesse : 1340 tr/min × 40/50 ≈ 1072 tr/min, soit un rapport d'environ 21,9. La ligne peut alors accélérer d'environ 25 % avant d'atteindre 50 Hz, le moteur restant dans la zone à couple constant. Vérifiez rapport et couple avec le calculateur de vitesse et couple de sortie du réducteur.

Contrôle du couple

Le couple nécessaire au pignon vaut F × D/2 = 347 × 0,065 ≈ 22,6 Nm. Le DRG-711-4 a un couple nominal de 1,78 Nm ; avec un rapport d'environ 21,9 et η = 0,75, il délivre ≈ 29,2 Nm en sortie. À 40 Hz sur variateur, le moteur garde le même couple mais sa puissance baisse dans le rapport 40/50 : 0,20 kW, au-dessus des 0,15 kW nécessaires. Si la zone d'accumulation s'allonge ou si la ligne tourne à sec, le 0,37 kW (DRG-712-4) est l'option suivante.

• Modèle : DRG-711-4
• Puissance : 0,25 kW
• Vitesse : 1340 tr/min
• Couple nominal : 1,78 Nm
• Courant 400 V : 0,66 A
• Arbre D × E : 14 × 30 mm
• Carcasse : 71 aluminium

Synchronisation de ligne : écarts de vitesse entre convoyeurs par variateur

Les convoyeurs d'une ligne de remplissage ne tournent pas à la même vitesse mais avec des écarts maîtrisés : le convoyeur de sortie tourne un peu plus vite pour créer des écarts entre les bouteilles qui quittent une machine, la zone d'accumulation un peu plus lentement. Avec un variateur par convoyeur, ces écarts se règlent en fréquence. En prenant 20 m/min = 40 Hz comme dans notre exemple, la vitesse est proportionnelle à la fréquence :

Toutes les fréquences restant sous 50 Hz, les moteurs conservent leur couple nominal. Si le rapport avait été choisi pour la vitesse de référence à 50 Hz, les sections accélérées passeraient au-dessus de 50 Hz et le couple moteur baisserait en proportion inverse de la fréquence. Voyez la relation fréquence–couple dans le calculateur VFD fréquence, couple et puissance.

• Un variateur, plusieurs moteurs : des convoyeurs qui doivent tourner à la même vitesse peuvent partager un variateur ; chaque moteur doit alors avoir sa propre protection thermique et le variateur se choisit sur le courant total.
• Consigne maître : si les fréquences des convoyeurs suivent la vitesse de la remplisseuse, toute la ligne ralentit avec elle ; les chutes de bouteilles et les bourrages diminuent.
• Rampe : sur un convoyeur de bouteilles pleines, une rampe courte les renverse ; réglez les rampes de démarrage et d'arrêt selon la hauteur et le poids rempli des bouteilles.

Milieu humide et lavage : protéger le moteur de l'eau et des détergents

Sur une ligne de remplissage, le moteur reçoit du produit renversé, l'eau savonneuse de lubrification de chaîne et le lavage de fin de poste. Les fiches produits de notre boutique indiquent une protection IP55 ; IP55 signifie une protection contre la poussière et les jets d'eau à basse pression. Ne dirigez pas un pistolet haute pression directement sur le moteur, le joint de la boîte à bornes ou la bague d'étanchéité d'arbre.

• Le joint du couvercle de boîte à bornes doit être en place et les vis serrées ; le presse-étoupe doit correspondre au diamètre du câble.
• Faites arriver le câble par le bas du presse-étoupe (boucle d'égouttement) ; sinon l'eau descend le long du câble jusque dans la boîte.
• Si l'eau pénètre dans la face de bride entre moteur et réducteur, elle atteint la bague d'étanchéité ; la bride doit porter sur toute sa surface.
• Après lavage, retirez l'eau et la mousse du moteur avant de démarrer la ligne ; en se réchauffant, un moteur froid peut subir de la condensation interne.

Petites carcasses et liaison bridée au réducteur (B5 / B14)

Sur les convoyeurs de remplissage, le moteur est presque toujours bridé sur un réducteur, et le manque de place impose une petite carcasse. D'après nos données catalogue, les moteurs 4 pôles de 0,25 à 1,5 kW sont en carcasses 71, 80 et 90 :

Comme le montre le tableau, les carcasses 80 et 90 portent la même bride B5 (200 / 130 mm) mais des arbres de diamètres différents : lors d'un remplacement, vérifier la bride ne suffit pas. Les cotes B14 (petite bride taraudée), courantes sur les petites carcasses, ne figurent pas dans notre tableau catalogue ; si une B14 est nécessaire, relevez les cotes sur la bride d'entrée du réducteur et indiquez l'option de montage (B5 / B35 / B14) dans la note de commande de la boutique. Notre article sur le choix d'un moteur à bride pour réducteur explique la différence entre les deux brides ; toutes les cotes sont sur la page dessins techniques des moteurs DRG.

Nombreux petits moteurs : courant, cos φ et armoire

Les petits moteurs ont un cos φ faible : 0,75 pour le DRG-712-4. Avec 12 convoyeurs de 0,37 kW sur la ligne, le courant total sous 400 V vaut 12 × 0,92 ≈ 11,0 A, dont une part importante est réactive. En dimensionnant la batterie de compensation pour cette charge, rappelez-vous qu'aucun condensateur ne se raccorde aux bornes d'un moteur piloté par variateur ; la compensation se fait en tête d'armoire (calculateur de compensation d'énergie réactive). Réglez le thermique de chaque moteur sur son propre courant de plaque ; les valeurs moteur par moteur sont sur la page tableau des courants moteur.

Liste de contrôle pour les moteurs de convoyeurs de remplissage

• La vitesse minimale est-elle calculée à partir de la cadence (bouteilles/heure) et du diamètre de bouteille, avec une marge d'écart ?
• La longueur de la zone d'accumulation et la lubrification sèche/humide sont-elles prises en compte dans la puissance ?
• Le rapport est-il choisi pour que le moteur tourne sous 50 Hz à la vitesse de référence (40 Hz dans notre exemple) ?
• Le couple de sortie du réducteur dépasse-t-il le couple au pignon ?
• L'arbre D×E et le type de bride (B5 / B14) correspondent-ils à l'entrée du réducteur ?
• Joint de boîte à bornes, presse-étoupe et sens du câble sont-ils adaptés au lavage ?
• Chaque moteur alimenté par un variateur commun a-t-il sa propre protection thermique ?
• Les condensateurs de compensation sont-ils en tête d'armoire et non en sortie de variateur ?

Moteurs de cette gamme de puissance

Les modèles du tableau sont 4 pôles à carcasse en aluminium ; les courants sont donnés sous 400 V.

• DRG-711-4 – 0,25 kW – 1340 tr/min – 71 aluminium
• DRG-712-4 – 0,37 kW – 1340 tr/min – 71 aluminium
• DRG-801-4 – 0,55 kW – 1400 tr/min – 80 aluminium
• DRG-802-4 – 0,75 kW – 1420 tr/min – 80 aluminium
• DRG-90S-4 – 1,1 kW – 1445 tr/min – 90S aluminium
• DRG-90L-4 – 1,5 kW – 1445 tr/min – 90L aluminium

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Questions fréquentes

Quelle puissance de moteur pour un convoyeur à bouteilles ?

Sur un convoyeur à chaîne de 10 m transportant une file de bouteilles, les hypothèses de notre exemple donnent ≈ 0,15 kW et un moteur de 0,25 kW suffit. Avec une longue zone d'accumulation ou une lubrification sèche, il peut falloir 0,37 à 0,55 kW.

À quelle fréquence doit tourner un moteur de convoyeur ?

Pour garder une marge de synchronisation, on choisit un rapport qui fait tourner le moteur sous 50 Hz à la vitesse de référence, par exemple à 40 Hz. Les sections accélérées restent alors sous 50 Hz et le moteur garde son couple nominal.

Un variateur peut-il piloter plusieurs moteurs ?

Oui, pour des convoyeurs qui tournent à la même vitesse. Le variateur se choisit sur le courant total et chaque moteur reçoit son propre relais thermique ; si un moteur s'arrête, les autres continuent.

Combien d'ampères consomme un moteur de 0,37 kW ?

Le DRG-712-4 absorbe 0,92 A sous 400 V et 0,97 A sous 380 V ; son cos φ est de 0,75.

Envoyez-nous le nombre de convoyeurs, la vitesse de ligne et la bride du réducteur : nous choisirons les moteurs ensemble. Tous les modèles sont sur la page Acheter un moteur électrique en ligne. DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques. Téléphone : +90 (542) 666 11 11 · E-mail : [email protected] · Contact