Les moteurs électriques asynchrones à carter en fonte sont des solutions d'entraînement conçues pour les applications de l'industrie lourde où la résistance mécanique et la longévité sont prioritaires. Ces moteurs, dont le carter est fabriqué en fonte grise, résistent mieux aux vibrations, aux chocs et aux températures élevées que leurs équivalents à carter en aluminium. Nous abordons ci-dessous en détail les caractéristiques structurelles et les domaines d'utilisation des moteurs asynchrones à carter en fonte que nous fournissons au sein de DRG Motor.

Les avantages du carter en fonte

« Pik döküm » est le nom industriel de la fonte grise, connue pour sa résistance élevée à la pression et son excellente capacité d'amortissement des vibrations. Utilisée sur le carter d'un moteur, elle absorbe les vibrations générées pendant le fonctionnement et permet ainsi au moteur comme à la machine à laquelle il est associé de travailler de façon plus stable. Elle est plus lourde que l'aluminium ; mais dans les applications à charge lourde et à chocs, ce poids n'est pas un inconvénient, c'est un avantage de stabilité.

  • Résistance mécanique élevée : carter résistant aux chocs et à la surcharge.
  • Amortissement des vibrations supérieur : fonctionnement plus silencieux et plus stable.
  • Résistance thermique : conserve la forme du carter à température élevée.
  • Longue durée de service : résiste à la déformation même dans les conditions de l'industrie lourde.

Comparaison entre le carter en fonte et le carter en aluminium

Les deux matériaux de carter sont couramment utilisés, mais ils servent des priorités différentes. Le carter en aluminium est avantageux sur les équipements transportables et dans les faibles puissances, en raison de sa légèreté et de sa capacité à évacuer rapidement la chaleur. Le carter en fonte se distingue quant à lui, grâce à sa masse et à sa dureté, dans les applications soumises à de fortes contraintes mécaniques, vibrantes ou à chocs. La distinction suivante précise quel matériau privilégier dans chaque cas.

  • Poids : l'aluminium est léger, la fonte est lourde et stable.
  • Vibration : la fonte est nettement supérieure en amortissement.
  • Résistance aux chocs : la fonte résiste mieux à la fissuration.
  • Corrosion et usure : la surface en fonte est plus durable dans les environnements difficiles.

Principe de fonctionnement asynchrone

Le rotor situé dans le carter en fonte est de type cage d'écureuil et ne reçoit aucune liaison électrique de l'extérieur. Le champ tournant établi par le stator fait naître un courant dans les barres de la cage ; l'interaction de ce courant avec le champ fait apparaître le couple qui entraîne l'arbre. Le fait que le rotor tourne un peu plus lentement que le champ tournant (glissement) rend l'induction permanente. Comme il n'y a ni balai, ni bague, ni charbon, le nombre de pièces d'usure est faible ; associé à la robustesse qu'apporte le carter en fonte, cela donne un système d'entraînement extrêmement fiable.

Nombre de pôles et vitesse

Les moteurs à carter en fonte peuvent être fournis avec différents nombres de pôles. Sur un réseau à 50 Hz, un moteur 2 pôles tourne à la vitesse synchrone de 3000 tr/min, un 4 pôles à 1500 tr/min et un 6 pôles à 1000 tr/min ; la vitesse réelle est légèrement inférieure en raison du glissement. Sur les concasseurs et agitateurs lourdement chargés et à basse vitesse, on privilégie généralement les modèles à 6 pôles, et sur les pompes et convoyeurs les modèles à 4 pôles.

Classes de rendement

Les moteurs asynchrones à carter en fonte sont proposés, selon la norme IEC 60034-30-1, dans les classes de rendement allant de l'IE1 à l'IE5. Les réglementations imposant le niveau minimal IE3 (Premium) dans de nombreux échelons de puissance, la classe IE3 et les classes supérieures sont le plus souvent privilégiées dans les applications de l'industrie lourde. Dans les applications à fonctionnement continu, une classe de rendement élevée réduit nettement le coût de l'énergie.

Dans quelle classe se situe l'isolation sur un carter en fonte

Les moteurs à carter en fonte disposent typiquement d'une isolation de classe F (155 °C) et d'un indice de protection IP55. L'IP55 exprime la protection contre la poussière et la résistance aux projections d'eau venant de toutes les directions ; cette caractéristique assure une utilisation sûre dans les installations de concassage poussiéreuses et dans les milieux humides.

  • Classe d'isolation F : laisse une large marge de sécurité face à la chaleur générée par la charge d'un concasseur ou d'un broyeur.
  • Protection IP55 : structure fermée face à la poussière et à l'humidité de l'installation de concassage.
  • S1 : régime de service continu à charge constante.
  • 400 V / 50 Hz : valeur d'alimentation triphasée standard.

Types de montage et plage de puissance

Les moteurs à carter en fonte sont proposés dans les formes de montage B3 (à pattes), B5 (grande bride) et B14 (petite bride). Alors que le carter à pattes est boulonné au sol ou sur un socle, les carters à bride sont raccordés directement au corps d'une pompe ou d'un réducteur. La plage de puissance s'étend typiquement de 0,55 kW à 355 kW ; en particulier dans les échelons de puissance moyenne et élevée, le carter en fonte est l'option la plus privilégiée en raison de la résistance qu'il procure.

Vibration ou légèreté sur un concasseur et un broyeur

La robustesse du carter en fonte le rend idéal pour les applications présentant des conditions de fonctionnement difficiles. Les concasseurs des mines et des carrières, les broyeurs des cimenteries, les lignes de convoyage lourdes, les grandes pompes centrifuges et les compresseurs à fonctionnement continu sont les principaux domaines d'utilisation de ces moteurs. Le carter en fonte est privilégié dans toute application où la vibration est élevée et où le moteur doit être solidement fixé au sol.

Refroidissement et gestion thermique

Le carter en fonte offre une large surface d'échange thermique grâce aux longues ailettes de refroidissement de sa surface extérieure. Le ventilateur situé à l'arrière du moteur fait passer l'air sur ces ailettes et évacue la chaleur accumulée dans les bobinages ; on appelle cela le refroidissement par la surface (IC411). Dans les environnements de l'industrie lourde, la poussière et les fibres qui s'accumulent entre ces ailettes affaiblissent sérieusement le refroidissement et provoquent une surchauffe du bobinage. C'est pourquoi le nettoyage régulier de la surface du carter et du capot de ventilateur est l'une des mesures les plus pratiques pour que le moteur en fonte atteigne la durée de vie attendue. Sur les lignes très poussiéreuses, des modèles à refroidissement externe ou dotés d'un indice de protection supplémentaire peuvent être envisagés.

Couple de démarrage et comportement sous charge lourde

Les applications telles que les concasseurs, broyeurs et convoyeurs lourds présentent une inertie élevée ; ces machines sont mises en mouvement depuis l'arrêt avec un couple de démarrage important. Les moteurs asynchrones à cage d'écureuil peuvent produire, selon la géométrie des encoches du rotor, un couple de démarrage atteignant deux à trois fois le couple nominal. La dureté du carter en fonte maintient le moteur en place, sans déformation, face aux forces de réaction et aux vibrations créées par ce couple de démarrage élevé. Dans les applications à démarrage difficile, il ne faut pas oublier que la température du moteur monte rapidement pendant le démarrage ; sur les entraînements fréquemment démarrés, on choisit une classe de service adaptée (par exemple S4) et une protection thermique.

Boîte à bornes et compatibilité avec le variateur de fréquence

La boîte à bornes des moteurs à carter en fonte est également fabriquée le plus souvent en fonte ; elle résiste ainsi aux chocs mécaniques et à l'entrée de poussière. Grâce aux barrettes de la plaque à bornes, le moteur peut être couplé en étoile ou en triangle, ce qui permet d'appliquer un démarrage étoile-triangle. Ces moteurs fonctionnent également sans problème avec un variateur de fréquence ; sur les lignes de convoyage et de pompage exigeant un réglage de vitesse, le variateur procure à la fois une économie d'énergie et un démarrage progressif. Sur les applications avec variateur exploitées en continu à basse vitesse, le ventilateur propre du moteur pouvant ne pas assurer un refroidissement suffisant, des modèles à refroidissement externe (forcé) sont envisagés.

Entretien et choix correct

Sur les moteurs à carter en fonte également, le respect des périodicités de graissage des roulements, le maintien en propreté du capot du ventilateur de refroidissement et la mesure périodique de la résistance d'isolement du bobinage prolongent la durée de vie. Le choix de la bonne combinaison puissance, pôles et montage est déterminant pour la compatibilité avec la machine que le moteur entraînera. Pour vous procurer le moteur asynchrone à carter en fonte adapté à votre application, vous pouvez obtenir de l'aide depuis la gamme de produits DRG Motor .