Choisir le moteur d’une extrudeuse plastique : puissance, couple et variateur

Sur la plupart des lignes, le moteur d’extrudeuse est un moteur triphasé 4 pôles d’environ 1500 tr/min, réduit à la vitesse de vis par un réducteur et piloté par un variateur de fréquence en mode couple constant. Sa puissance s’estime par débit horaire × énergie spécifique : en supposant 60 kg/h et 0,25 kWh/kg pour l’entraînement de vis, on obtient 15 kW, 18 kW avec 20 % de marge, puis la puissance normalisée de 18,5 kW. À cette puissance, le DRG-180M-4 fournit 120,2 Nm à 1470 tr/min et absorbe 33,5 A sous 400 V ; si la vis tourne à 60 tr/min, le rapport de réduction est d’environ 24,5. La puissance définitive est celle de la plaque de la machine ou des données de son constructeur.

Ce qui distingue une extrudeuse d’une pompe ou d’un ventilateur, c’est la nature de la charge : la vis pousse la matière fondue avec la même résistance à chaque tour, le couple ne baisse donc pas avec la vitesse. Quand le variateur réduit la vitesse, le moteur reste chargé près du couple nominal, mais son propre ventilateur tourne moins vite et refroidit moins. Choix du moteur, choix du variateur et refroidissement vont donc ensemble. Le raccordement du moteur et du variateur doit être réalisé par un électricien qualifié. Tous les modèles 4 pôles sont classés par puissance et carcasse parmi les 120 modèles de notre boutique en ligne.

Du débit à la puissance moteur : kg/h × énergie spécifique

Une formule pratique pour la puissance d’entraînement de vis est P (kW) = Q (kg/h) × e (kWh/kg). e est l’énergie spécifique que la vis dépense via l’arbre pour fondre et mettre en pression la matière ; la puissance des colliers chauffants n’entre pas dans ce calcul. e dépend du polymère, de la géométrie de vis, de la température de matière et de la pression en filière ; sans données d’essai du constructeur, les 0,25 kWh/kg ci-dessus ne sont qu’une hypothèse d’exemple.

Étapes : 60 × 0,25 = 15 kW à l’arbre ; avec 20 % de marge pour les fluctuations de charge et les démarrages à froid, 15 × 1,2 = 18 kW ; la puissance normalisée supérieure est 18,5 kW. À 40 kg/h, la même hypothèse donne 10 kW, 12 kW avec marge, ce qui oriente vers le DRG-160L-4 de 15 kW. Remplacez l’hypothèse par votre propre mesure : enregistrer le courant moteur et la vitesse de vis sur une ligne existante, puis rapporter au débit horaire, donne la valeur de e la plus fiable.

Vitesse de vis, rapport de réduction et couple sur l’arbre de vis

Une vis d’extrudeuse tourne généralement à quelques dizaines de tr/min. Le rapport de réduction vaut i = vitesse moteur / vitesse de vis. Dans notre exemple, la vis plafonne à 60 tr/min : i = 1470 / 60 = 24,5. Le couple sur l’arbre de vis vaut couple moteur × rapport ; pertes du réducteur négligées, 120,2 × 24,5 ≈ 2945 Nm. On retrouve la même valeur avec P = T · n / 9550 : T = 9550 × 18,5 / 60 ≈ 2945 Nm. Le réducteur se dimensionne pour ce couple et pour la poussée axiale de la vis ; vous pouvez contrôler le côté réducteur avec le calculateur de sortie de réducteur.

Une pratique courante consiste à placer la vitesse de vis maximale à 50 Hz, de sorte que le moteur fonctionne sous 50 Hz sur toute la plage de production. Au-delà de 50 Hz, le moteur entre dans la zone à puissance constante où le couple baisse ; sur une charge à couple constant comme une extrudeuse, cela force la vis.

Pourquoi 4 pôles ? Comparaison des moteurs 2, 4 et 6 pôles

On peut obtenir les mêmes 18,5 kW avec trois nombres de pôles différents. La différence porte sur la vitesse et le couple en entrée du réducteur et sur la carcasse :

Avec un moteur 2 pôles, le rapport monte à 49 : davantage d’étages, un réducteur plus gros, et une vitesse d’entrée élevée qui ajoute bruit et charge sur les roulements. Un 6 pôles ramène le rapport à 16,3 mais passe en carcasse 200L avec un arbre de 55 mm. Le 4 pôles se situe entre les deux : carcasse 180M, arbre 48 × 110 mm et rapport raisonnable. Sur une machine existante, la bride d’entrée du réducteur et l’accouplement sont usinés pour cet arbre ; ne changez donc pas le nombre de pôles lors du remplacement.

Variateur à couple constant et plage de vitesse

Sur une charge à couple constant, la puissance utilisable du moteur baisse proportionnellement à la fréquence. Avec le moteur 4 pôles de 18,5 kW et un réducteur de rapport 24,5, les valeurs approximatives sont :

Les vitesses du tableau négligent le glissement ; la vitesse réelle en charge est un peu plus faible. Points à surveiller dans le choix du variateur :

• Choisissez le variateur en classe « service sévère / couple constant » ; une classe ventilateur-pompe (couple variable) est insuffisante au démarrage d’une extrudeuse.
• Le courant de sortie nominal du variateur ne doit pas être inférieur au courant de plaque du moteur : 33,5 A sous 400 V pour le DRG-180M-4.
• Si le couple de démarrage demandé est élevé, le contrôle vectoriel donne davantage de couple à basse vitesse.
• Gardez une rampe assez longue pour ne pas forcer la vis dans une matière encore froide.

Pour visualiser la relation fréquence, couple et puissance avec vos propres valeurs, utilisez le calculateur VFD fréquence-couple-puissance.

Échauffement à basse fréquence et ventilation forcée

Les moteurs standard sont refroidis par un ventilateur monté sur leur propre arbre (IC 411). Le débit d’air du ventilateur baisse avec la vitesse ; à 25 Hz, le moteur tourne à mi-vitesse et le ventilateur brasse beaucoup moins d’air. Or, sur une extrudeuse, le couple, donc le courant, reste le même. Résultat : sur une ligne qui produit longtemps à basse vitesse, la carcasse du moteur s’échauffe progressivement.

Si la ligne tourne souvent sous 30 Hz, deux solutions : choisir le moteur une puissance au-dessus, ou utiliser un ventilateur de refroidissement forcé alimenté séparément. Le ventilateur forcé fournit un débit d’air constant indépendant de la vitesse moteur et permet de travailler à couple plein à basse vitesse. Le volet isolation de ce sujet est traité dans notre article isolation et refroidissement forcé d’un moteur sur VFD. Discutez avec nous, avant la commande, du refroidissement forcé et de la protection thermique PTC/PT100 indiquée en option sur les fiches produits.

Liste de contrôle pour choisir et remplacer un moteur d’extrudeuse

• Relevez la puissance, la vitesse et la carcasse de la plaque ; le nouveau moteur doit avoir le même nombre de pôles.
• Bride d’entrée du réducteur et accouplement : l’arbre D × E (48 × 110 mm pour 18,5 kW 4 pôles) et les cotes de bride B5 (180M : P 350, N 250, M 300 mm) correspondent-ils ?
• Le variateur est-il de classe couple constant et adapté au courant du moteur ?
• À quelle fréquence la ligne tourne-t-elle le plus souvent ? Sous 30 Hz, prévoyez une ventilation forcée.
• Ne faites pas tourner la vis avant que les colliers chauffants n’aient atteint la température de travail ; le couple demandé se multiplie sur une matière froide.
• Section de câble : pour 33,5 A × 1,25 ≈ 41,9 A, la première section adaptée du tableau est 6 mm² (43 A) ; sur les grandes longueurs, vérifiez la chute de tension avec le calculateur de section de câble moteur.
• Dans un environnement poussiéreux chargé de granulés, la protection IP55 du moteur et le joint de la boîte à bornes sont-ils intacts ?

Tableau des modèles 4 pôles pour extrudeuses

Modèles 4 pôles en fonte couvrant la plage de puissance courante sur les petites et moyennes lignes monovis (courant à pleine charge sous 400 V) :

Moteurs d’extrudeuse dans cette gamme de puissance

• DRG-160M-4 – 11 kW – 1465 tr/min – 160M
• DRG-160L-4 – 15 kW – 1465 tr/min – 160L
• DRG-180M-4 – 18,5 kW – 1470 tr/min – 180M
• DRG-180L-4 – 22 kW – 1470 tr/min – 180L
• DRG-160L-2 – 18,5 kW – 2940 tr/min – 160L
• DRG-200L1-6 – 18,5 kW – 980 tr/min – 200L

Cliquez pour voir les prix actuels et commander ces moteursVOIR LES PRIX →

Questions fréquentes

Quelle puissance pour un moteur d’extrudeuse ?

Elle découle du débit × énergie spécifique. Avec l’hypothèse d’exemple (0,25 kWh/kg), 40 kg/h demandent environ 10 kW et 60 kg/h environ 15 kW à l’arbre ; avec 20 % de marge, on choisit des moteurs de 15 et 18,5 kW. La valeur définitive est la plaque de la machine ou les données de son constructeur.

Quelle vitesse de moteur utilise-t-on sur une extrudeuse ?

Le plus souvent un moteur 4 pôles d’environ 1500 tr/min, réduit à la vitesse de vis par un réducteur. Le DRG-180M-4 de 18,5 kW tourne à 1470 tr/min nominal ; pour une vis à 60 tr/min, le rapport est d’environ 24,5.

Dans quel mode régler le variateur d’une extrudeuse ?

En couple constant (service sévère). La vis est chargée avec un couple voisin à chaque tour ; le mode couple variable réduit le couple à basse vitesse et force la vis.

Combien d’ampères consomme un moteur de 18,5 kW ?

Le DRG-180M-4 de 18,5 kW à 1500 tr/min absorbe 33,5 A à pleine charge sous 400 V et 35,3 A sous 380 V ; son cos φ est de 0,86. Le variateur et le relais thermique se choisissent sur ce courant.

Envoyez-nous le débit de votre extrudeuse, la vitesse de vis et la plaque du moteur actuel, et choisissons ensemble le bon moteur : +90 (542) 666 11 11, [email protected] ou notre page contact. Tous les modèles : Acheter un moteur électrique en ligne.