Les installations de concassage-criblage réunissent les conditions de fonctionnement les plus sévères que l'on puisse exiger d'un moteur électrique : charge de démarrage lourde, forte demande de couple, vibrations permanentes et poussière intense. Des carrières aux installations minières, des centrales à béton aux lignes de recyclage, partout les concasseurs, les cribles et les alimentateurs doivent tourner sans interruption dans cet environnement difficile. Dans cet article, nous traitons en détail technique des caractéristiques que doivent présenter les moteurs électriques destinés aux installations de concassage-criblage.

La difficulté de la charge de concassage-criblage

Les concasseurs sont des charges lourdes à fort moment d'inertie. Même si un concasseur à mâchoires est démarré à vide, le moteur doit produire un couple de démarrage très supérieur à son couple nominal pour vaincre l'inertie du rotor et du volant. Lorsque du matériau y est en plus alimenté, la charge est brusque et variable ; quand un gros bloc de roche entre dans le concasseur, la demande de couple instantanée bondit. C'est pourquoi, dans une application de concassage, le moteur est choisi non seulement pour sa puissance, mais aussi pour son couple de démarrage élevé et sa résistance aux surcharges.

  • Démarrage difficile et long en raison de la forte inertie.
  • Demande de couple brusque et variable.
  • Vibration permanente et charge par chocs.
  • Environnement très poussiéreux et abrasif.

L'importance du carter en fonte

Dans cet environnement, le matériau du carter est déterminant. Le carter en fonte (fonte grise) amortit, grâce à sa masse élevée, les vibrations permanentes venant du concasseur et conserve sa stabilité dimensionnelle. Le carter en aluminium reste plus faible en termes de fatigue dans ces conditions de chocs. Sur les moteurs asynchrones AC exposés aux vibrations de l'industrie lourde, le carter en fonte prolonge la durée de vie du moteur et prévient les défaillances d'origine vibratoire telles que le desserrement des bobinages. La grande masse thermique du carter en fonte répartit également mieux la charge de chaleur des démarrages difficiles.

Protection contre la poussière et l'humidité

Les installations de concassage-criblage sont des environnements où la poussière s'infiltre partout. La fine poussière de pierre peut obstruer les ailettes de refroidissement du moteur, pénétrer dans les bobinages et user les roulements. C'est pourquoi l'indice de protection IP55 est le standard minimal dans ces installations ; il assure une protection totale contre la poussière et une résistance aux jets d'eau de toutes directions. Dans les installations pratiquant le criblage par lavage ou travaillant en plein air, on préfère l'IP56 ou un indice supérieur. Pour l'isolation du bobinage, l'isolation classe F (155 °C) laisse une marge sûre face à la charge thermique créée par les démarrages difficiles et les surcharges.

Équilibre entre vitesse et couple

Dans les installations de concassage-criblage, le choix de la vitesse varie selon l'application. Sur un réseau à 50 Hz, un moteur 2 pôles tourne à une vitesse synchrone d'environ 3000 tr/min, un 4 pôles à 1500 tr/min et un 6 pôles à 1000 tr/min. Comme les concasseurs sont généralement entraînés à vitesse réduite par poulie-courroie et à couple élevé, les moteurs 4 ou 6 pôles sont courants. Pour les cribles et les alimentateurs également, on préfère des moteurs à vitesse moyenne. Le glissement (slip) du rotor à cage d'écureuil est le mécanisme de base qui permet au couple d'augmenter sous charge lourde ; lorsqu'une charge brusque arrive sur le concasseur, le glissement augmente et le moteur produit davantage de couple pour absorber la charge.

Méthode de démarrage et variateur

En raison de la forte inertie, le démarrage des moteurs de concasseur revêt une importance particulière. Le démarrage direct absorbe un courant de démarrage élevé aux fortes puissances et sollicite le réseau. C'est pourquoi l'utilisation d'un démarreur progressif (soft starter) ou d'un variateur de fréquence est répandue. Le démarrage progressif prolonge la durée de vie de ces pièces coûteuses en réduisant le choc mécanique sur les courroies, l'accouplement et le groupe d'engrenages. Le variateur protège en outre le moteur en cas de surcharge, prévient ainsi le grillage du bobinage et augmente le rendement en ajustant au besoin la vitesse d'alimentation.

Classe de rendement sur une ligne de concassage-criblage tournant en régime continu S1

Les installations de concassage-criblage tournent le plus souvent en régime de service continu S1 tout au long des rotations ; le rendement du moteur se répercute donc directement sur le coût d'exploitation. Choisir un moteur d'au moins la classe de rendement premium IE3 selon la norme IEC 60034-30-1 procure, au fil des années, une économie d'énergie importante dans ces installations très sollicitées. Les moteurs électriques IE3offrent, sur les lignes fonctionnant en continu et en service lourd comme le concassage-criblage, le choix le plus équilibré entre rendement et robustesse.

Un nettoyage qui préserve la dissipation thermique en milieu poussiéreux

En milieu poussiéreux, l'élément le plus déterminant pour la durée de vie du moteur est une maintenance régulière. Le nettoyage périodique des ailettes de refroidissement préserve la dissipation thermique et maintient basse la température du bobinage. La lubrification régulière des roulements prévient une usure précoce en environnement vibrant. Surveiller la température du bobinage avec des capteurs PTC ou PT100 permet de détecter à l'avance les situations de surcharge et d'éviter le grillage. Ces simples étapes de maintenance prolongent considérablement la durée de service d'un moteur travaillant dans des conditions difficiles.

Une production sans interruption avec le bon moteur

Dans les installations de concassage-criblage, le choix du moteur se fait par la réunion d'une puissance et d'un couple de démarrage suffisants, de la résistance mécanique du carter en fonte, de la protection IP55 et de la bonne méthode de démarrage. Un moteur mal choisi arrête la production par des pannes et des arrêts fréquents ; un moteur bien choisi tourne pendant des années sans interruption au milieu de la poussière et des vibrations. Basés à İzmir, nous fournissons pour les installations de concassage et de criblage des moteurs électriques robustes et à couple élevé adaptés à ces conditions difficiles, et nous déterminons avec vous la solution la mieux adaptée au caractère de charge de votre installation. Pour toutes les applications, vous pouvez consulter la famille de produits DRG Motor .

Les différentes fonctions des moteurs dans l'installation

Une installation de concassage-criblage ne fonctionne pas avec un seul moteur, mais avec plusieurs groupes d'entraînement complémentaires. Le caractère de charge de chacun est différent et le choix du moteur varie en conséquence :

  • Concasseur primaire (concasseur à mâchoires) : couple de démarrage et inertie les plus élevés ; carter en fonte et démarrage progressif indispensables.
  • Concasseur secondaire (giratoire/à percussion) : vitesse élevée et charge continue ; l'amortissement des vibrations est important.
  • Crible vibrant : il fonctionne par une force de déséquilibre ; la résistance du carter et le choix des roulements sont déterminants.
  • Alimentateurs et bandes : puissance moyenne, fonctionnement continu ; la classe de rendement passe au premier plan.

En raison de cette diversité, il ne faut pas retenir un type de moteur unique pour toute l'installation, mais choisir la bonne puissance et le bon carter pour chaque fonction.

Classes de puissance et valeurs typiques

Dans les installations de concassage-criblage, les moteurs se situent généralement dans les classes de puissance moyenne et élevée. Alors que la bande 4-30 kW suffit pour les petits alimentateurs et les cribles, les concasseurs primaires peuvent atteindre, selon l'application, de 75 kW à 355 kW. Les moteurs que nous fournissons sont standardisés pour le réseau 400 V / 50 Hz et couvrent une large plage allant de 0,55 kW à 355 kW. Pour le bon choix de puissance, la capacité du concasseur, la dureté du matériau alimenté et la granulométrie de sortie souhaitée sont évaluées conjointement ; un moteur plus petit que nécessaire grille en surcharge permanente, tandis qu'un moteur trop grand fonctionne à faible rendement et entraîne un gaspillage d'énergie.

Protection contre les surcharges et prévention des pannes

Dans une application de concassage-criblage, les surcharges brusques sont inévitables ; un gros bloc de roche entrant dans le concasseur ou un matériau coincé peut solliciter instantanément le moteur. C'est pourquoi le fait de protéger le moteur par un relais thermique de surcharge et de surveiller la température du bobinage avec des capteurs PTC détermine le résultat. Sur les systèmes utilisant un variateur de fréquence, la fonction de limitation de courant du variateur protège automatiquement le moteur en surcharge et prévient le grillage du bobinage. Par ailleurs, les séparateurs métalliques placés à l'entrée du concasseur et les systèmes de protection contre les corps étrangers réduisent les chocs imprévus et protègent ainsi à la fois le moteur et les organes de transmission mécanique. Une chaîne de protection bien conçue empêche qu'un moteur coûteux travaillant dans des conditions difficiles soit mis hors service par des pannes imprévues et garantit la continuité de la production.