Moteur de tour : quelle puissance et quelle vitesse de moteur triphasé choisir ?

Sur les tours parallèles d'atelier et de taille moyenne, le moteur principal qui entraîne la broche est généralement un moteur asynchrone triphasé à 4 pôles, soit environ 1500 tr/min de vitesse synchrone ; la plupart des machines se situent entre 2,2 et 7,5 kW, mais la valeur exacte figure sur la plaque du tour ou dans les données de son constructeur. Par exemple, le DRG-132S-4 de 5,5 kW fournit 36,0 Nm à sa vitesse nominale de 1460 tr/min et absorbe 10,7 A sous 400 V ; la courroie et la boîte de vitesses multiplient ce couple avant qu'il n'atteigne la broche.

La puissance nécessaire dépend moins de la taille du tour que de la section de copeau enlevée : sur la même machine, une passe de finition reste sous 1 kW, tandis qu'une passe d'ébauche profonde dans l'acier amène le moteur à sa valeur de plaque. Pour le technicien de maintenance qui remplace un moteur défaillant, la règle est simple : relever sur la plaque la puissance, la vitesse, la dimension d'arbre et la forme de montage, puis choisir la même chose. Le raccordement et le réglage des protections doivent être confiés à un électricien qualifié. Vous trouverez la bonne carcasse parmi les 120 modèles de notre page Acheter un moteur électrique en ligne grâce aux filtres de puissance et de vitesse.

Entraînement de broche : courroie, boîte de vitesses et pourquoi 4 pôles ?

Sur un tour conventionnel, le moteur se trouve dans la partie basse du bâti, sur une plaque moteur réglable ou une glissière. La poulie moteur entraîne l'arbre d'entrée de la boîte par des courroies trapézoïdales, et les leviers de la boîte sélectionnent la vitesse de broche par paliers. Le moteur tourne donc toujours près de sa vitesse nominale ; c'est la transmission mécanique qui assure le changement de vitesse.

Le choix des 4 pôles a trois raisons. D'abord le couple : à puissance égale, un moteur 4 pôles produit environ deux fois le couple d'un 2 pôles, si bien que le rapport de transmission reste raisonnable sur les petites vitesses de la boîte. Ensuite le bruit et les vibrations : une poulie et une courroie tournant autour de 1500 tr/min donnent un entraînement plus calme pour l'usinage de précision. Enfin la compatibilité : la conception de la machine, les diamètres de poulie et les rapports d'engrenage ont été calculés pour cette vitesse ; monter un moteur de 3000 tr/min à la place de l'ancien double toute la gamme de vitesses.

Le sens de rotation change souvent pour le filetage et le retour ; cela se fait dans l'armoire avec deux contacteurs inversant deux phases ou avec un variateur de fréquence, sans caractéristique particulière côté moteur.

Calcul de la puissance de coupe : Pc = Fc · vc / 60000

La façon la plus pratique d'estimer la puissance moteur d'un tour est de partir de l'effort de coupe. L'effort de coupe vaut Fc = kc · ap · f, où kc est l'effort spécifique de coupe (N/mm²), ap la profondeur de passe (mm) et f l'avance (mm/tr). La puissance de coupe est alors Pc = Fc · vc / 60000 (kW), vc étant la vitesse de coupe (m/min).

Les hypothèses du tableau ci-dessous sont explicites : kc = 2000 N/mm² en valeur arrondie pour un acier mi-dur, vc = 120 m/min, et puissance moteur = Pc × 1,25 pour couvrir les pertes de courroie, d'engrenages et de roulements ainsi qu'une marge de démarrage. Le kc réel varie selon la matière, la géométrie de l'outil et l'épaisseur du copeau ; le tableau donne un ordre de grandeur et ne remplace pas une mesure.

Avec ces hypothèses, une profondeur de 3 mm et une avance de 0,3 mm/tr donnent une puissance de coupe de 3,6 kW et une puissance moteur avec marge d'environ 4,5 kW ; la taille normalisée immédiatement supérieure est 5,5 kW. Si votre tour ne fait que de la finition et des passes moyennes, 3 kW peut suffire ; sur une machine qui prend souvent de fortes passes, gardez la même puissance plutôt que de réduire le moteur existant. La puissance de plaque a été choisie en tenant compte du bâti, des roulements de broche et des engrenages ; surdimensionner le moteur bien au-delà de la plaque fatigue la mécanique.

Couple à la broche : comment un petit moteur entraîne-t-il un grand diamètre ?

La puissance seule ne suffit pas ; sur les grands diamètres, la vraie limite est le couple. Tourner un arbre de Ø80 mm à 120 m/min demande une vitesse de broche n = vc · 1000 / (π · D) ≈ 477 tr/min. À cette vitesse, 3,6 kW de puissance de coupe exigent un couple d'environ 72 Nm selon T = 9550 · P / n.

Le couple nominal du DRG-132S-4 est de 36,0 Nm, ce qui paraît insuffisant à première vue. Mais si le moteur tourne à 1460 tr/min pendant que la broche tourne à 477 tr/min, le rapport vaut 1460 / 477 ≈ 3,06 et l'on obtient à la broche (pertes non comprises) 36,0 × 3,06 ≈ 110 Nm. Les petites vitesses de la boîte font exactement cela : elles réduisent la vitesse et augmentent le couple dans le même rapport.

Le démarrage compte aussi. Un mandrin lourd avec une pièce serrée représente une grande inertie ; sur le DRG-132S-4, le rapport de couple de démarrage est Ts/Tn = 2,0 et le rapport de courant de démarrage Is/In = 7,9. Sur un tour soumis à des marche-arrêt fréquents, le relais thermique et le fusible doivent être choisis en fonction de ce courant de démarrage ; vous pouvez comparer les valeurs par puissance sur la page tableau des courants moteur.

Vitesse continue par variateur de fréquence : la boîte de vitesses reste-t-elle utile ?

Remplacer les leviers de vitesses d'un vieux tour par un réglage continu au variateur de fréquence est une modernisation courante. Augmenter la vitesse à mesure que le diamètre diminue, à vitesse de coupe constante, améliore l'état de surface. Pourtant, supprimer complètement la boîte de vitesses est le plus souvent une erreur.

Exemple : dresser une bride de Ø300 mm à la même vitesse de 120 m/min demande environ 127 tr/min à la broche. Si le rapport reste fixé à 3,06, le moteur doit descendre à 389 tr/min, soit environ 13,3 Hz. Dans la zone à couple constant, la puissance disponible diminue proportionnellement à la vitesse : le moteur de 5,5 kW ne peut plus fournir qu'environ 1,5 kW à ce point, c'est-à-dire que la puissance disparaît précisément là où le couple le plus élevé est nécessaire. C'est pourquoi il faut conserver au moins deux gammes mécaniques (petite et grande) même avec un variateur.

À basse fréquence, le ventilateur propre du moteur ralentit aussi ; surveillez l'échauffement du bobinage d'un moteur qui travaillera longtemps en charge à basse fréquence. Pour le choix de l'isolation et de la ventilation forcée, voir isolation et ventilation forcée d'un moteur alimenté par variateur, et pour visualiser couple et puissance selon la fréquence, utilisez le calculateur fréquence-couple-puissance VFD.

Remplacer le moteur d'un vieux tour : arbre, poulie et pattes

Lors du remplacement du moteur d'un tour de plusieurs décennies, le problème le plus fréquent n'est pas la puissance mais les dimensions. L'ancien moteur peut être antérieur à la norme CEI ; si le diamètre d'arbre, la hauteur d'axe ou l'entraxe des trous de pattes diffère du nouveau moteur, une plaque d'adaptation ou une nouvelle poulie est nécessaire. Le montage à pattes B3 est standard sur les moteurs DRG ; sur les tours où le moteur se fixe à la boîte par bride, on choisit le B35 (pattes et bride). Il suffit de préciser la forme de montage à la commande.

Avant de commander, mesurez et notez sur l'ancien moteur :

• Puissance de plaque (kW), vitesse nominale et couplage ; si la plaque est illisible, estimez la carcasse à partir du diamètre d'arbre et de la hauteur d'axe.
• Diamètre et longueur d'arbre (D × E) et largeur de clavette (F) : 28 × 60 mm et 8 mm sur les carcasses 100L et 112M, 38 × 80 mm et 10 mm sur les carcasses 132S et 132M.
• Hauteur d'axe (H) et entraxe des trous de pattes (A × B) : sur la carcasse 112M, H = 112 mm, A × B = 190 × 140 mm.
• Alésage et rainure de la poulie : si l'ancienne poulie ne s'adapte pas au nouvel arbre, faites réusiner la poulie selon l'arbre moteur ; ne réduisez jamais l'arbre pour l'adapter à la poulie.
• Diamètre de poulie : la vitesse moteur doit rester la même, sinon les paliers de vitesse de broche se décalent. Vérifiez tout changement de rapport avec le calculateur poulie-courroie.
• Couplage : les modèles de 3 kW et moins sont en 230/400 V et se couplent en étoile sur un réseau 400 V ; à partir de 4 kW ils sont en 400/690 V et fonctionnent en triangle sur un réseau 400 V.
• Alignement et tension de courroie : après avoir fixé le nouveau moteur sur sa plaque, alignez les poulies à la règle.

Quel moteur DRG acheter ? Modèles 4 pôles pour tours

Parce qu'elle amortit les vibrations du bâti et offre une fixation rigide sur pattes, la carcasse en fonte est un choix adapté pour un tour. Les valeurs du tableau sont des données catalogue ; faites correspondre la ligne à la puissance et à la vitesse de la plaque.

Repérez les cas où deux puissances partagent une même carcasse : le DRG-100L1-4 et le DRG-100L2-4 partagent la carcasse 100L et l'arbre de 28 × 60 mm. Sur un tour dont le moteur de 2,2 kW déclenche souvent le relais thermique, s'il existe un vrai besoin de fortes passes et que la mécanique le permet, passer à 3 kW avec les mêmes cotes de fixation est possible. Les modèles de 5,5 kW et 7,5 kW partagent aussi l'arbre de 38 × 80 mm sur la carcasse 132, mais l'entraxe de pattes B diffère (140 et 178 mm).

Moteurs de cette gamme de puissance

• DRG-100L1-4 – 2,2 kW – 1450 tr/min – 100L
• DRG-100L2-4 – 3 kW – 1450 tr/min – 100L
• DRG-112M-4 – 4 kW – 1450 tr/min – 112M
• DRG-132S-4 – 5,5 kW – 1460 tr/min – 132S
• DRG-132M-4 – 7,5 kW – 1460 tr/min – 132M

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Questions fréquentes

Quelle vitesse pour un moteur de tour ?

Sur les tours conventionnels à courroie et boîte de vitesses, le moteur est le plus souvent à 4 pôles, environ 1500 tr/min synchrone ; pour les modèles DRG du tableau ci-dessus, la vitesse nominale est de 1445 à 1460 tr/min. Au remplacement, conservez la vitesse de l'ancien moteur, sinon toutes les vitesses de la machine se décalent.

Combien d'ampères consomme un moteur de tour de 3 kW ?

Le DRG-100L2-4 de 3 kW, 1500 tr/min, absorbe à pleine charge 6,02 A sous 400 V et 6,34 A sous 380 V ; son facteur de puissance est cos φ = 0,82. En passe de finition, le courant reste nettement inférieur à cette valeur.

Peut-on monter un moteur 3000 tr/min sur un tour ?

Ce n'est pas recommandé sur une machine conçue pour 1500 tr/min. Les vitesses de broche doublent, le couple à puissance égale est divisé par deux et le rapport de poulies doit être modifié. Pour conserver la gamme de vitesses existante, choisissez un moteur au même nombre de pôles.

La plaque de l'ancien moteur de tour est illisible : quel moteur acheter ?

Mesurez le diamètre d'arbre, la hauteur d'axe (H) et l'entraxe des trous de pattes. Par exemple, un arbre de 28 mm et une hauteur H de 112 mm indiquent une carcasse 112M ; le modèle 4 pôles de cette carcasse est le DRG-112M-4 de 4 kW. Envoyez-nous les mesures et nous confirmerons la carcasse ensemble.

Communiquez-nous les données de plaque et les cotes d'arbre de votre tour, nous déterminerons ensemble le bon moteur : +90 (542) 666 11 11, [email protected] ou notre page contact. Tous les modèles sur Acheter un moteur électrique en ligne.