Dans une installation de concassage, le moteur assume l'une des tâches les plus rudes de l'industrie : faire tourner les concasseurs qui brisent les roches dures, le béton et le minerai. Au cours de ce processus, le moteur est confronté à des charges qui varient sans cesse et qui s'élèvent parfois de manière soudaine. Concasseur, concasseur à mâchoires ou concasseur à percussion : tous attendent du moteur une force de rotation élevée et stable, c'est-à-dire un couple élevé. Mais pourquoi un moteur électrique dans une installation de concassage exige-t-il un couple aussi élevé, et comment choisir le bon moteur ?

Chez DRG Motor, nous abordons dans cet article les critères de couple, de robustesse, de puissance et de protection qui déterminent le choix du moteur dans les installations de concassage. Pour revoir le principe de fonctionnement de base d'un moteur électrique et la notion de couple, vous pouvez consulter notre article qu'est-ce qu'un moteur électrique .

Moteur électrique DRG service lourd pour installation de concassage

Pourquoi le couple est-il si important dans une installation de concassage ?

Le couple est la force de rotation produite par un moteur. Dans une application de concassage, le moteur doit briser un matériau dur et résistant, ce qui exige une force de rotation élevée. De plus, la dureté et la taille du matériau changent en permanence pendant le concassage, de sorte que la charge subie par le moteur fluctue en quelques secondes. Le moteur doit pouvoir conserver sa vitesse et sa puissance sous cette charge fluctuante.

Le plus grand atout d'un moteur électrique est de pouvoir produire une force de rotation dès la vitesse nulle. Cette caractéristique est idéale pour les applications qui démarrent en charge et exigent un démarrage difficile, comme le concassage. Cependant, tous les moteurs n'ont pas la même caractéristique de couple : le moteur choisi pour le concassage doit offrir à la fois un couple de démarrage élevé et une résistance aux surcharges. Un moteur à couple insuffisant est mis à rude épreuve pendant le concassage, surchauffe et tombe en panne rapidement.

Couple de démarrage et mise en service en charge

Dans les installations de concassage, les concasseurs démarrent le plus souvent en charge, c'est-à-dire avec du matériau présent. Cela exige du moteur un couple très élevé au moment du démarrage. La différence est grande entre un moteur qui démarre à vide et un moteur qui tente de faire tourner un concasseur plein : le second peut avoir besoin de plusieurs fois son couple nominal au démarrage.

C'est pourquoi le couple de démarrage est l'un des critères les plus décisifs dans le choix des moteurs de concassage. Les moteurs à faible vitesse (à grand nombre de pôles) sont souvent préférés dans ces applications, car ils produisent un couple plus élevé à puissance égale. La conception du rotor influe également directement sur le couple de démarrage : les rotors à encoches profondes ou à double cage produisent un couple plus élevé au démarrage. Pour connaître l'effet du matériau et de la conception du rotor sur le rendement et le couple, vous pouvez consulter notre article moteurs à rotor en cuivre .

Quel moteur pour quel type de concasseur ?

Les installations de concassage comportent différents types de concasseurs, et les besoins en moteur de chacun sont un peu différents :

  • Concasseurs à mâchoires : ils brisent les gros blocs de roche lors de la première étape ; ils exigent un couple de démarrage élevé et un moteur robuste.
  • Concasseurs à percussion (impact) : ils brisent par impact à grande vitesse ; ils exigent un moteur résistant aux variations brusques de charge.
  • Concasseurs giratoires : ils sont utilisés dans les étapes de concassage secondaire et tertiaire ; ils exigent un couple stable et un fonctionnement continu.
  • Cribles vibrants et alimentateurs : ils exigent des moteurs à fonctionnement continu et résistants aux vibrations.

Le point commun de ces équipements est que le moteur fonctionne dans un environnement difficile, poussiéreux et soumis aux vibrations, le plus souvent sans interruption. C'est pourquoi les moteurs de concassage doivent être bien plus robustes et durables que les moteurs à usage général. Pour les détails du choix du moteur destiné aux installations de concassage, notre article machines de concassage et installations de concassage apporte des informations complémentaires.

Moteur de concassage à carter en fonte

Robustesse : carter en fonte et environnement poussiéreux

Le site de concassage est un environnement extraordinairement difficile pour le moteur : de la poussière de tous côtés, des vibrations et une charge permanente. Dans ces conditions, le carter du moteur devient déterminant. Les moteurs de concassage sont le plus souvent fabriqués avec un carter en fonte , car la fonte résiste aux chocs et aux vibrations, dissipe bien la chaleur et conserve sa forme sous charge.

Dans un environnement poussiéreux, un indice de protection élevé (IP55 et au-delà) est indispensable pour protéger les pièces internes du moteur. La poussière peut obstruer les canaux de refroidissement et endommager l'isolation du bobinage ; c'est pourquoi choisir un indice de protection adapté aux conditions du site réduit le risque de panne dès le départ. La résistance à la corrosion du carter en fonte offre une garantie supplémentaire en extérieur et en conditions humides. Les moteurs de concassage sont donc classés dans la catégorie des moteurs électriques industriels de type service lourd.

Besoin d'une puissance élevée (kW)

Les installations de concassage consomment par nature une puissance élevée. Les grands concasseurs exigent des moteurs de valeurs de kW élevées pour briser des matériaux lourds. Dans ces applications, des options de puissance pouvant aller jusqu'à 355 kW entrent en jeu. Le bon choix de puissance est décisif : un moteur de puissance insuffisante est constamment mis à rude épreuve, tandis qu'un moteur trop grand est à la fois coûteux et peu efficace à faible charge.

Le choix de la puissance dépend non seulement de la taille du concasseur, mais aussi de la dureté du matériau à broyer et de la capacité souhaitée. Pour déterminer la bonne combinaison de puissance (kW) et de vitesse (tr/min), vous pouvez utiliser notre tableau des puissances et des vitesses . Pour les moteurs IE4/IE5 à capacité de couple élevée dans les applications à charge lourde, vous pouvez consulter notre article moteurs à couple élevé IE4 et IE5 .

Le rendement en fonctionnement continu

Les installations de concassage fonctionnent généralement de longues heures, souvent en équipes. Cela signifie que le moteur consomme une grande quantité d'énergie tout au long de l'année. Sur un moteur de forte puissance à fonctionnement continu, la classe de rendement détermine directement le coût d'exploitation. C'est pourquoi il faut privilégier au minimum la classe de rendement IE3, et si possible IE4/IE5, pour les moteurs de concassage.

Même un faible écart de rendement se transforme, au fil des ans, en une économie considérable sur un moteur de forte puissance à fonctionnement continu. De plus, un moteur à haut rendement chauffe moins, ce qui constitue un avantage supplémentaire dans les conditions poussiéreuses et chaudes du site. Pour en savoir plus sur les classes de rendement et l'économie d'énergie, vous pouvez consulter notre page moteurs électriques à haut rendement .

Refroidissement et protection contre les surcharges

Un moteur de concassage qui fonctionne sous forte charge produit beaucoup de chaleur. L'évacuation efficace de cette chaleur est décisive pour la durée de vie du moteur. Les ailettes de refroidissement du carter en fonte et le ventilateur en bout d'arbre évacuent la chaleur. Sur les moteurs qui fonctionnent longtemps à très faible vitesse, le ventilateur propre du moteur peut être insuffisant ; dans ce cas, un ventilateur de refroidissement externe (forcé) peut être utilisé.

Une seule pierre coincée dans le concasseur brûle le bobinage en quelques minutes si la protection contre les surcharges n'est pas en service. Lorsqu'un bloc inattendu entre dans le concasseur, le moteur subit une augmentation brusque de charge ; la protection thermique et des systèmes de démarrage adaptés protègent alors le moteur des dommages. Une protection correcte met à l'abri à la fois le moteur et le concasseur qui y est raccordé.

Démarrage : démarrage progressif et étoile-triangle

Les moteurs de concassage de forte puissance appellent un courant très élevé au démarrage lorsqu'ils sont démarrés en direct, ce qui met le réseau à rude épreuve et provoque un choc mécanique. C'est pourquoi on utilise sur ces moteurs le démarrage étoile-triangle, un démarreur progressif (soft starter) ou un variateur de fréquence.

Le démarrage progressif protège à la fois le moteur et le concasseur de la contrainte brusque du démarrage et prolonge la durée de vie des organes mécaniques. Le variateur de fréquence permet en outre de contrôler la vitesse du moteur et de l'adapter aux conditions de charge variables. Sur les concasseurs qui doivent démarrer en charge, la bonne méthode de démarrage augmente directement la fiabilité du moteur et de l'installation.

L'entretien en environnement poussiéreux

La durée de vie d'un moteur de concassage dépend en grande partie d'un entretien régulier. L'environnement poussiéreux rend l'entretien plus décisif que sur les moteurs courants :

  • Nettoyage du refroidissement : les ailettes de refroidissement et le capot de ventilateur doivent être nettoyés fréquemment de la poussière accumulée ; un refroidissement obstrué fait chauffer le moteur.
  • Contrôle des roulements : dans un environnement soumis aux vibrations, les roulements peuvent s'user plus vite ; un contrôle et un graissage réguliers sont indispensables.
  • Contrôle de l'isolation : la poussière et l'humidité mettent l'isolation du bobinage à rude épreuve ; une mesure périodique de l'isolation donne une alerte précoce.
  • Vérification des raccordements : les vibrations peuvent desserrer les raccordements de la plaque à bornes ; un contrôle régulier est nécessaire.

Un entretien régulier évite les arrêts imprévus du moteur de concassage. L'arrêt d'un concasseur signifie le plus souvent l'arrêt de toute l'installation ; l'entretien n'est donc pas un coût, mais un investissement dans la continuité de la production.

Moteur électrique DRG à couple élevé pour installation de concassage

Les critères de choix d'un moteur de concassage

Pour choisir un moteur destiné à une installation de concassage, plusieurs critères doivent être évalués ensemble :

  • Couple de démarrage élevé : pour la mise en service en charge.
  • Puissance (kW) et vitesse (tr/min) : adaptées à la taille du concasseur et à la dureté du matériau.
  • Carter robuste : en fonte, pour résister aux vibrations et aux chocs.
  • Indice de protection élevé : IP55 et au-delà pour un site poussiéreux.
  • Classe de rendement : IE3 en fonctionnement continu, si possible IE4/IE5.
  • Démarrage adapté : démarreur progressif ou variateur de fréquence.

Faire correspondre correctement ces critères aux besoins de votre installation assure à la fois une production sans interruption et une longue durée de vie du moteur. Un moteur mal choisi met le concasseur à rude épreuve, tombe souvent en panne et fait baisser le rendement de l'installation.

La différence de moteur dans les installations de concassage fixes et mobiles

Les installations de concassage peuvent être fixes ou mobiles (sur chenilles ou sur pneus), et cela influe sur le choix du moteur. Dans les installations fixes, le moteur est solidement monté sur le sol ; le poids n'est pas un problème, de sorte que les moteurs à carter en fonte, très robustes, s'utilisent sans difficulté. Dans les installations mobiles, outre les conditions de vibration et de déplacement du moteur, la solidité de la fixation prend également de l'importance.

Dans les deux cas, le type de montage et la taille de carter du moteur doivent être choisis en cohérence avec la conception de l'installation. Le montage à pattes (B3) est courant dans les installations fixes ; le montage à bride (B5) ou combiné (B35) est préféré là où le moteur doit être raccordé directement à l'équipement. Le bon type de montage évite les défauts d'alignement et les défaillances de roulements qui en découlent.

Centrales à béton et installations de granulats

Les moteurs de concassage ne sont pas utilisés uniquement sur les concasseurs, mais sur toute la ligne qui y est raccordée. Les centrales à béton, les installations de lavage et de criblage de granulats sont également des applications qui exigent un couple élevé et de la robustesse. Dans ces installations, les convoyeurs, les mélangeurs, les cribles et les pompes ont tous besoin de moteurs robustes et capables de fonctionner en continu.

La caractéristique commune de ces applications est le fonctionnement sans interruption dans un environnement poussiéreux, humide et soumis aux vibrations. Pour des solutions à prix abordable et durables, vous pouvez consulter notre article moteurs pour centrales à béton et installations de concassage . Le bon choix de moteur pour l'ensemble de la ligne détermine à la fois le rendement et la continuité de l'installation.

Ce qu'il faut chercher sur la plaque signalétique d'un moteur de concasseur

Lors du choix d'un moteur de concassage, les valeurs de puissance, de vitesse, de courant et de régime de fonctionnement figurant sur la plaque signalétique sont reportées à l'identique sur le formulaire de commande. La plaque indique la puissance nominale (kW), la vitesse (tr/min), le courant (A), la tension (V), le facteur de puissance (cosφ), l'indice de protection (IP) et la classe d'isolation. Ces valeurs montrent dans quelles conditions le moteur peut fonctionner en toute sécurité.

La valeur de courant en particulier doit être surveillée avec attention dans une application de concassage ; fonctionner en permanence au-dessus du courant indiqué sur la plaque surchauffe le moteur et raccourcit sa durée de vie. Lors du choix d'un nouveau moteur ou de la recherche de son moteur de rechange, les valeurs de la plaque doivent être compatibles avec votre application. Sur la lecture de la plaque signalétique, notre article qu'est-ce qu'un moteur électrique donne des informations détaillées.

Usure et planification des pièces de rechange

Dans une application aussi lourde que le concassage, certaines pièces du moteur s'usent avec le temps ; les roulements sont notamment les composants les plus sollicités. C'est pourquoi, dans les installations de concassage, la planification des pièces de rechange et du moteur de secours détermine le nombre d'heures d'arrêt de la ligne le jour d'une panne.

Les moteurs fabriqués dans des tailles de carter standard apportent une grande facilité en matière de pièces de rechange et de remplacement ; un moteur de même taille peut être monté rapidement à la place du moteur en panne. Une gestion planifiée des pièces de rechange évite un arrêt prolongé de l'installation en cas de panne inattendue. Pour les exploitants de concassage, c'est une question directe de profit et de perte.

Coût de l'énergie et coût total de possession

Comme les installations de concassage fonctionnent à forte puissance et de longues heures, la consommation d'énergie des moteurs représente un poste important du coût d'exploitation. Dans le coût d'un moteur sur toute sa durée de vie, le prix d'achat est une petite part et la dépense d'énergie une grande part. C'est pourquoi le choix du moteur doit se faire non pas selon le seul prix initial, mais selon le coût total de possession.

Même s'il est un peu plus cher à l'achat, un moteur à haut rendement rembourse rapidement la différence grâce à sa faible consommation. Sur les moteurs de concassage de forte puissance à fonctionnement continu, cet écart atteint un montant important au fil des ans. Associer le bon choix de puissance à un rendement élevé fait baisser à la fois le coût de l'énergie et le risque de panne.

Gestion de la poussière et du bruit

Sur les sites de concassage, la poussière et le bruit sont des facteurs importants pour le moteur comme pour l'environnement de travail. Un indice de protection IP élevé protège le moteur de la poussière, tandis que des roulements de qualité, un rotor équilibré et un carter en fonte réduisent les vibrations et le bruit du moteur. Un moteur plus silencieux et moins vibrant est avantageux pour le confort de travail comme pour la longévité.

À mesure que les vibrations du moteur diminuent, le concasseur et les convoyeurs raccordés sont eux aussi moins sollicités. Cela prolonge la durée de vie de tout le système. La masse du carter en fonte absorbe les vibrations ; sous le même choc, son équivalent à carter en aluminium vibre davantage.

Quelle vitesse convient au concassage ?

Dans les applications de concassage, on préfère généralement les moteurs à vitesse faible et moyenne, car à puissance égale un moteur à faible vitesse produit un couple plus élevé et fait tourner plus facilement une charge lourde. Les très grandes vitesses (3000 tr/min) sont généralement destinées aux applications de type pompe et ventilateur ; sur les concasseurs, 1500 ou 1000 tr/min sont plus courants.

Le bon choix de vitesse est déterminé en fonction de la conception du concasseur et du réducteur qui y est raccordé. Il y a généralement un réducteur ou un système poulie-courroie entre le moteur et le concasseur, ce qui adapte la vitesse du moteur au besoin de l'application. Pour voir ensemble les options de vitesse et de puissance, vous pouvez consulter notre tableau des puissances et des vitesses .

Le rendement du concassage avec les moteurs de nouvelle génération

Les installations de concassage qui fonctionnent avec des moteurs anciens et de faible rendement dépensent le plus souvent de l'énergie supplémentaire sans s'en rendre compte. Passer aux moteurs de nouvelle génération à haut rendement fait baisser le coût de l'énergie et assure aussi un échauffement moindre et une plus longue durée de vie. Dans les installations de concassage qui fonctionnent en continu et à forte puissance, le retour de ce passage se manifeste rapidement.

Pour les avantages qu'offrent les moteurs modernes et la logique du renouvellement des anciens moteurs, vous pouvez consulter notre article moteurs électriques de nouvelle génération . Dans les applications de l'industrie lourde, le haut rendement donne son retour le plus visible précisément dans les installations à fonctionnement continu comme le concassage.

La place du moteur dans la ligne de concassage

Dans une installation de concassage, le moteur n'est pas seulement la pièce qui fait tourner le concasseur : il est le cœur de toute la ligne de production. La puissance du moteur est en service à chaque étape, de l'alimentation au criblage final, et l'arrêt d'un moteur arrête le plus souvent toute la ligne. C'est pourquoi le bon choix de moteur détermine le rendement non pas d'un seul équipement, mais de toute l'installation. Lorsque couple élevé, carter robuste et puissance suffisante se réunissent, la ligne de concassage fonctionne sans interruption et de manière économique.

Moteurs électriques DRG pour installations de concassage

DRG Motor fournit, pour les installations de concassage, des moteurs robustes à couple élevé, à carter en fonte et dans les classes de rendement IE3/IE4/IE5. De la petite installation aux grandes lignes de concassage, nous répondons aux applications à charge lourde avec des options de puissance allant jusqu'à 355 kW. Découvrez les produits et les options :

Pour choisir la puissance, le couple et l'indice de protection adaptés à votre installation, vous pouvez nous joindre depuis notre page vente de moteurs électriques ou directement via DRG Motor : +90 (542) 666 11 11 — [email protected]