Pour les entreprises qui fabriquent des installations de concassage-criblage, le choix du moteur est une décision qui détermine directement la durée de vie de la machine sur le terrain et ses temps d'arrêt. Les concasseurs à mâchoires, à percussion et giratoires exigent des moteurs qui supportent simultanément des pics de charge soudains, un couple de démarrage élevé, des vibrations continues et des conditions de forte poussière. Dans cet article, nous traitons de la manière de choisir le bon moteur asynchrone triphasé pour l'entraînement d'un concasseur, des caractéristiques techniques qui se démarquent et des points auxquels les fabricants OEM doivent prêter attention en approvisionnement de série.

Le profil de charge auquel le moteur est confronté dans un concasseur

La taille du matériau entrant dans la trémie du concasseur ne reste pas constante. À un instant, un gros bloc entre, aussitôt après arrivent de petits morceaux ; c'est pourquoi le moteur passe des dizaines de fois par minute de la pleine charge au vide et du vide à la pleine charge. Dans ce régime en évolution permanente, un moteur à faible réserve de couple décroche face au matériau coincé et absorbe une surintensité. Le bon choix relève moins de la puissance de la plaque que de la courbe de couple du moteur et de son couple de décrochage (pull-out). Une large réserve de couple permet au moteur de continuer à fonctionner sans décrocher lors d'une mise en charge brusque.

Le choix de la vitesse et du nombre de pôles

Les concasseurs demandent généralement un fonctionnement à couple élevé plutôt qu'à vitesse élevée. C'est pourquoi, au lieu de moteurs à 2 pôles 3000 tr/min, on utilise le plus souvent des moteurs à 4 pôles 1500 tr/min ou à 6 pôles 1000 tr/min. Sur les concasseurs giratoires et à mâchoires, dans les entraînements fonctionnant avec un volant et un système poulie-courroie, le couple de démarrage du moteur doit être suffisant pour remettre en mouvement le matériau coincé. Lorsque le bon choix de pôles est mis en œuvre en accord avec le diamètre de poulie et la vitesse de l'excentrique, les glissements de courroie et les échauffements inutiles diminuent également.

Pourquoi un carter en fonte ?

Les chocs et les vibrations continus des conditions de terrain provoquent avec le temps des fissures de fatigue sur un carter en aluminium. C'est pourquoi, dans les applications de concassage, les versions à carter en fonte (cast iron) des moteurs asynchrones triphasés constituent le standard. Le carter en fonte amortit les chocs mécaniques, préserve l'alignement axial des paliers de roulement et retarde le desserrage par vibration des connexions de la boîte à bornes. Dans les applications de service lourd, cette différence signifie que le moteur tourne sans problème quelques années de plus sur le terrain.

En milieu poussiéreux, l'isolation du bobinage vieillit prématurément

La poussière est le pire ennemi du concasseur. La fine poussière de pierre qui pénètre entre les bobinages et dans les roulements accroît l'échauffement et raccourcit la durée de vie des paliers. C'est pourquoi on privilégie au minimum l'indice de protection IP55 ; dans les environnements très poussiéreux, des paliers de roulement étanches et des joints anti-poussière supplémentaires allongent sensiblement la durée de vie. Pour l'isolation, la classe F (155 °C) est le standard ; passer à la classe H procure une marge de sécurité supplémentaire en pleine chaleur estivale et dans les installations fermées. Comme les concasseurs tournent sans arrêt pendant toute la vacation, le moteur doit être conforme au régime de fonctionnement continu S1.

  • Protection : IP55 et au-delà, paliers étanches sur les lignes poussiéreuses
  • Isolation : Classe F en standard, classe H en environnement chaud
  • Régime : Fonctionnement continu S1
  • Carter : Fonte (cast iron)

Si le concasseur tourne sans interruption, la classe de rendement détermine la facture

Les moteurs de concasseur sont des moteurs de forte puissance qui fonctionnent de longues heures ; cela met la classe de rendement au premier plan sur le plan du coût. Dans la norme IEC 60034-30-1, les classes IE3 (Premium) et IE4 (Super Premium) procurent, au fil des années, une économie d'électricité visible par rapport aux IE1-IE2. Par exemple, sur un moteur de concasseur de 90 kW fonctionnant 16 heures par jour, même un écart de rendement de 1 à 2 % crée une différence de plusieurs milliers de kilowattheures par an. C'est pourquoi il faut regarder non pas le premier prix, mais l'énergie totale que la machine consommera pendant sa durée de vie.

Approvisionnement de série pour le fabricant OEM

Les entreprises qui fabriquent des concasseurs souhaitent acheter, par un canal unique et d'une qualité constante, les moteurs de leurs machines de différentes capacités. DRG Motor propose des options s'adaptant exactement au châssis de la machine en fournissant des tailles de carter de 0,55 kW à 355 kW dans les types de raccordement IEC standard (B3 à pattes, B5 à bride, B14 à bride avant). Grâce aux hauteurs d'axe et aux dimensions de bride IEC standard, les retards dus aux incompatibilités disparaissent sur la ligne de montage ; la continuité du même type de moteur est également préservée pour les pièces de rechange et les livraisons ultérieures.

Méthodes d'entraînement et compatibilité du moteur

La méthode la plus répandue dans l'entraînement d'un concasseur est le système poulie-courroie. Dans cette configuration, la puissance entre l'arbre du moteur et l'arbre excentrique du concasseur est transmise par des courroies en V, et les courroies protègent en même temps le moteur en amortissant partiellement les chocs soudains. Le bon choix du diamètre de poulie ramène la vitesse du moteur à la vitesse d'excentrique souhaitée ; un rapport erroné conduit soit au glissement de la courroie, soit à la surcharge du moteur. Sur certains concasseurs giratoires et à percussion, on privilégie l'entraînement direct par accouplement ; dans ce cas, l'alignement axial du moteur et l'équilibre vibratoire deviennent encore plus importants. Quelle que soit la méthode utilisée, le couple de démarrage et le couple de décrochage du moteur sont choisis en fonction du moment d'inertie du système d'entraînement.

Refroidissement, vibration et mise en service

Comme les moteurs de concasseur fonctionnent à forte puissance et pendant de longues durées, le refroidissement est un sujet critique. Sur les moteurs standard à refroidissement de surface IC411 (avec ventilateur), le capot de ventilateur et les ailettes du carter sont maintenus propres, sans accumulation de poussière ; des passages d'air obstrués élèvent rapidement la température du bobinage. Lors de la mise en service, le courant de démarrage absorbé en raison de la forte inertie est au cœur de la décision ; c'est pourquoi, aux fortes puissances, on réduit à la fois le choc sur le réseau et le choc mécanique en recourant au démarrage étoile-triangle ou à un démarreur progressif (soft starter). Une mesure régulière des vibrations prévient les arrêts imprévus en signalant précocement les dégradations des roulements et de l'équilibrage.

Maintenance et planification des pièces de rechange

Sur le terrain, un temps d'arrêt signifie directement une perte de production. C'est pourquoi la maintenance prévisionnelle vient en premier sur les moteurs de concasseur. Le graissage des roulements à intervalles déterminés, le contrôle des connexions de la plaque à bornes face aux vibrations, la mesure périodique de la résistance d'isolement du bobinage (megger) et le nettoyage du ventilateur et de son capot constituent les étapes de maintenance de base. Utiliser un moteur aux dimensions IEC standard permet, en cas de panne, de se procurer et de remplacer rapidement un moteur équivalent ; cela évite que l'installation reste dépendante d'un seul moteur.

L'approche du moteur selon le type de concasseur

Chaque type de concasseur demande au moteur un caractère différent. Sur les concasseurs à mâchoires, la mâchoire mobile produit une charge cyclique par l'intermédiaire de l'arbre excentrique ; cela signifie que le moteur est confronté à un couple qui fluctue à chaque tour. Pour absorber cette fluctuation, un volant est utilisé dans l'entraînement et le moteur est choisi avec une réserve de couple supérieure à la charge moyenne. Sur les concasseurs à percussion (impact), le rotor tourne à grande vitesse et le matériau est brisé par l'effet du choc ; ici, la vitesse du moteur et son fonctionnement équilibré passent au premier plan. Sur les concasseurs giratoires, le mouvement d'écrasement continu crée une charge plus stable, mais la demande de couple soudaine reste élevée lors des instants d'alimentation en gros calibre. Le bon moteur est déterminé en évaluant conjointement la puissance, le nombre de pôles et la réserve de couple selon ces trois caractères de charge différents ; un unique moteur « standard » ne convient pas à tous les concasseurs.

Les moyens de préserver le rendement sur le terrain

Autant que sa classe de rendement, la capacité d'un moteur à préserver ce rendement sur le terrain produit une différence mesurable. Des courroies détendues, des poulies mal alignées et des ailettes de refroidissement obstruées par la poussière conduisent à un fonctionnement en dessous du rendement de la plaque. Le contrôle régulier de la tension de courroie, le maintien de l'alignement des poulies et la propreté du capot de ventilateur assurent que le moteur fonctionne au rendement pour lequel il a été conçu. Par ailleurs, l'équilibre de la tension d'alimentation orientera aussi la décision ; un déséquilibre entre phases crée un échauffement supplémentaire dans le bobinage et une perte de rendement. Ces mesures simples procurent, sur les moteurs de concasseur de forte puissance, une économie d'énergie visible tout au long de l'année.

Déterminons ensemble le moteur adapté à votre machine

Avec son infrastructure d'approvisionnement basée à İzmir, DRG Motor évalue conjointement la puissance, le nombre de pôles et la classe de rendement selon le modèle de concasseur. Lorsque vous nous communiquez le mode d'entraînement (direct, poulie-courroie ou avec volant), le diamètre de poulie, la vitesse de l'excentrique et la durée de fonctionnement quotidienne, nous planifions le moteur qui épouse la courbe de couple de votre machine, avec le bon indice de protection et la continuité des pièces de rechange. Pour en savoir plus, vous pouvez consulter la gamme de produits DRG Motor.