Les systèmes d'entraînement qui alimentent les concasseurs, les broyeurs, les presses et les grandes lignes de convoyeurs appartiennent à un monde totalement différent de celui d'un moteur ordinaire de bureau ou d'atelier. Ici, le moteur doit tourner des heures durant sans interruption, au milieu de la poussière, des vibrations et d'une charge en permanence variable. Lors du choix d'un moteur adapté aux machines de travaux lourds, il faut considérer non seulement la puissance, mais aussi le comportement au démarrage, la résistance mécanique et la sécurité thermique. Basés à İzmir, nous fournissons ce type de moteurs robustes aux installations d'industrie lourde.

Qu'exige un caractère de charge sévère du moteur ?

Dès l'instant où la matière tombe dans un concasseur, la charge grimpe presque instantanément à sa valeur de crête. Ce profil de charge par chocs peut exiger au démarrage deux à trois fois le couple nominal d'un moteur normal. Le moteur retenu doit donc produire un couple de démarrage élevé et pouvoir fournir ce couple sans brûler le bobinage. Sur les broyeurs, la charge est en revanche continue mais irrégulière ; une inertie de rotor élevée aide la vitesse à rester stable lors des fluctuations de charge.

  • Couple de démarrage élevé (couple de décollage élevé)
  • Solidité mécanique face aux charges de choc et aux chutes de vitesse brusques
  • Rotor à cage d'écureuil robuste, doté d'un moment d'inertie élevé
  • Faible température de bobinage sous charge prolongée

L'importance du carter en fonte

Dans l'industrie lourde, le matériau du carter n'est pas un détail mais le facteur principal qui détermine la durée de vie. Le carter en fonte (cast iron) amortit nettement mieux les vibrations que le carter en aluminium et résiste beaucoup mieux aux chocs mécaniques. Sur un moteur travaillant près d'un concasseur et soumis à des vibrations continues, un carter en aluminium peut présenter avec le temps des fissures de pattes et des desserrages de fixation, tandis qu'un carter en fonte supporte cette contrainte pendant des années. C'est pourquoi le carter en fonte est privilégié dans les applications de service sévère.

Indice de protection et isolation

Le nuage de poussière, les projections d'eau et l'humidité font naturellement partie de l'environnement de l'industrie lourde. Un indice de protection d'au moins IP55 assure la protection du moteur contre la poussière et les jets d'eau venant de toutes les directions ; sur les lignes plus exigeantes, des carters IP56 ou IP65 sont également envisagés. Pour l'isolation du bobinage, la classe F (155 °C) est considérée comme un standard ; sur les lignes où la température ambiante est élevée et où la charge sollicite en permanence, une isolation de classe H apporte une marge de sécurité supplémentaire. Plus la classe d'isolation est élevée, plus le moteur peut fonctionner en sécurité à une température de bobinage élevée.

Régime de fonctionnement et refroidissement

Sur les machines lourdes, le moteur ne s'arrête pratiquement jamais ; le choix se fait donc selon le régime de fonctionnement continu S1. Sur les grues et systèmes de levage à fonctionnement intermittent mais à démarrages fréquents, les régimes S3 ou S4 entrent en jeu et le nombre de démarrages (fréquence de mise en marche) devient déterminant dans le choix. Sur les moteurs travaillant en permanence à forte charge, lorsque le ventilateur monté sur le carter s'avère insuffisant, on recourt à un refroidissement forcé par ventilateur à entraînement séparé (forced), ce qui maintient un débit d'air suffisant même à basse vitesse.

Appariement puissance, vitesse et réducteur

Dans les applications sévères, le besoin de couple élevé est généralement satisfait par l'utilisation de moteurs à 4 pôles 1500 tr/min ou à 6 pôles 1000 tr/min associés à un réducteur à engrenages. Le réducteur diminue la vitesse tout en multipliant le couple de sortie ; on obtient ainsi un couple important avec un moteur de puissance relativement modeste. Le besoin de puissance s'étend de 7,5 kW à 355 kW selon l'application. Si l'appariement puissance-vitesse n'est pas correct, le moteur est soit sollicité en permanence, soit surdimensionné, ce qui engendre un gaspillage d'investissement et d'énergie.

Le retour de la classe de rendement

Sur un moteur fonctionnant toute la journée, la dépense d'électricité peut dépasser dès la première année le prix d'achat du moteur. C'est pourquoi, sur les lignes de service sévère, les moteurs de classe IE3 et si possible IE4 selon la norme IEC 60034-30-1 se distinguent. Par exemple, sur un moteur de 90 kW fonctionnant en continu, une hausse de rendement de quelques points seulement représente des milliers de kilowattheures économisés par an. Vous trouverez le détail de ce calcul dans notre article sur les moteurs électriques IE3.

Entretien et prévention des pannes précoces

Le point le plus faible d'un moteur sous charge sévère est généralement constitué par les roulements. Le choix de roulements renforcés, un graissage régulier et la mesure des vibrations permettent de détecter précocement les défauts de roulement. Des thermistances PTC ou des sondes PT100 surveillant la température du bobinage permettent d'arrêter le moteur avant qu'il ne brûle. Empêcher l'accumulation de poussière sur le capot de ventilateur par un nettoyage régulier préserve également les performances de refroidissement.

Méthode de démarrage et charge du réseau

Lorsqu'un moteur de forte puissance est raccordé directement au réseau, le courant de démarrage peut atteindre six à sept fois le courant nominal. Sur les machines de travaux lourds, cela provoque à la fois un effondrement de tension sur le réseau et un choc violent sur les organes de transmission mécanique. La méthode de démarrage est donc un choix aussi important que le moteur lui-même. Le démarrage étoile-triangle réduit le courant de démarrage au tiers, mais il exige que la charge soit légère au démarrage ; il reste insuffisant sur les machines qui démarrent en charge comme les concasseurs.

  • Démarrage direct (DOL) : pour les faibles puissances et les démarrages à charge légère
  • Étoile-triangle : en puissance moyenne, au démarrage à vide ou en charge légère
  • Démarreur progressif (soft starter) : en permettant au moteur d'accélérer lentement, il réduit les secousses dans les éléments de transmission
  • Variateur de fréquence : pour les lignes exigeant vitesse variable, couple contrôlé et démarrage précis

Sur les lignes de convoyeurs en particulier, le démarreur progressif permet à la matière présente sur la bande chargée de se mettre en mouvement progressivement, sans glisser ; le moteur comme le système mécanique sont ainsi protégés.

Appariement du moteur selon le type de machine

Une machine de travaux lourds n'est pas une catégorie unique ; le caractère de charge de chaque machine appelle un comportement de moteur différent. Sur les concasseurs à mâchoires ou à percussion, la charge est brusque et impulsive, c'est pourquoi un couple de démarrage élevé et une forte inertie sont déterminants. Sur les broyeurs, la charge est continue mais lourde ; des moteurs à basse vitesse et couple élevé sont appariés à un réducteur. Sur les presses, la charge est répétitive et cyclique et doit être considérée conjointement avec l'inertie du volant.

  • Concasseur : couple de décollage élevé, tenue aux charges de choc, rotor robuste
  • Broyeur : basse vitesse 6 pôles 1000 tr/min, appariement avec réducteur, inertie élevée
  • Convoyeur : démarrage progressif, régime continu S1, couple moyen-élevé
  • Presse et compresseur : charge cyclique, demande de couple équilibrée par un volant

Un appariement correct exige de connaître le profil de charge de la machine. Alors que les moteurs asynchrones AC peuvent être utilisés directement pour des profils de charge relativement doux comme les pompes et les ventilateurs, sur les lignes à charges impulsives comme les concasseurs et les broyeurs, il est prudent de choisir le moteur dans une classe de couple supérieure d'un cran.

Déterminons ensemble le moteur adapté à votre installation

Un moteur mal dimensionné chauffe sous charge lourde et tombe le plus souvent hors service le jour de production le plus intense. Le choix se fait donc à partir du profil de charge et des heures de fonctionnement de la machine. Nous fournissons des moteurs robustes de 0,55 à 355 kW, à carter en fonte, avec protection IP55 et classe de rendement IE3/IE4, en fonction du caractère de charge de votre installation. En nous communiquant votre type de machine, la durée de fonctionnement quotidienne et la fréquence des démarrages, nous pourrons préciser ensemble la bonne solution.