Peut-on remplacer un moteur à bagues par un moteur à cage d’écureuil ?

Oui, un moteur à bagues (rotor bobiné) peut être remplacé par un moteur à cage d’écureuil, mais changer le moteur seul ne suffit pas : le travail que le moteur à bagues assurait avec ses résistances rotoriques, « fort couple de démarrage à faible courant », doit désormais être repris par un appareil de démarrage. Pour la plupart des charges lourdes, la bonne association est moteur à cage + variateur de fréquence ; pour les charges qui démarrent légères, moteur à cage + étoile-triangle ou démarreur progressif. La décision dépend du couple demandé par la machine à l’arrêt et du courant de démarrage que l’installation peut supporter.

La modification de l’armoire, du banc de résistances rotoriques et du câblage est un travail sous tension : le démontage et le nouveau raccordement doivent être confiés à un électricien habilité. Les calculs ci-dessous servent à faciliter votre décision. Une fois la carcasse adaptée identifiée, vous trouverez les modèles parmi les 120 moteurs de notre page Acheter un moteur électrique en ligne.

Pourquoi un moteur à bagues équipait-il cette machine ?

Le moteur à bagues (rotor bobiné) est conçu pour qu’une résistance extérieure soit ajoutée au circuit rotorique par l’intermédiaire de bagues et de balais. Au démarrage, cette résistance produit deux effets : le courant de démarrage baisse et un couple proche du couple de décrochage est disponible à vitesse nulle. À mesure que la résistance est éliminée par étapes, le moteur atteint sa vitesse normale. C’est pourquoi on l’a choisi pour les broyeurs démarrant pleins, les concasseurs, les grands ventilateurs, les convoyeurs à bande, les ponts roulants et les sites alimentés par un transformateur faible. La différence de construction est expliquée dans notre article moteur asynchrone à cage d’écureuil et à bagues ; ici, le sujet est la décision de remplacement elle-même.

Les raisons d’envisager le changement sont souvent les mêmes : bagues et balais usés, poussière de balais, banc de résistances qui chauffe ou tombe en panne, rotor de rechange introuvable et heures de maintenance. Le moteur à cage n’a ni bagues, ni balais, ni résistances extérieures ; l’entretien se limite aux roulements et au nettoyage.

Trois questions à se poser avant le changement

• Quel couple la machine demande-t-elle au démarrage ? Démarre-t-elle à vide (registre du ventilateur fermé, bande vide) ou en charge (broyeur plein, concasseur chargé) ? En démarrage lourd, le couple requis peut atteindre 1,2 à 2 fois le couple nominal ; la valeur exacte vient du constructeur de la machine ou de mesures antérieures.
• Quel courant de démarrage l’installation supporte-t-elle ? La puissance du transformateur, la longueur de câble et les autres charges sur la même ligne excluent souvent le démarrage direct.
• Réglait-on la vitesse avec les résistances rotoriques ? Si les résistances servaient aussi en fonctionnement (levage, convoyeurs à plusieurs vitesses), la seule voie est le variateur.

Les chiffres : exemple 55 kW, 1500 tr/min

Supposons qu’un moteur à bagues de 55 kW, 4 pôles, entraîne un broyeur qui démarre plein et que la machine demande 1,6 fois le couple nominal au démarrage. Le candidat à cage est le DRG-250M-4 : couple nominal 353,7 Nm, courant à 400 V 97,6 A, Cd/Cn 2,2, Id/In 7,4. Le couple de démarrage requis vaut 1,6 × 353,7 ≈ 566 Nm.

Principe du calcul : en étoile-triangle, courant et couple tombent à environ un tiers. Le démarreur progressif abaisse la tension ; le couple variant avec le carré de la tension, limiter le courant à 3 × In ramène le couple à environ (3 / 7,4)² × 2,2 ≈ 0,36 × Cn. Le variateur fait tourner le moteur à basse fréquence autour du courant nominal et fournit le couple nominal et au-delà ; sa capacité de surcharge brève est la valeur de son propre catalogue (1,5 × In supposé ici).

Résultat : cette machine qui demande 566 Nm ne démarre ni en étoile-triangle ni avec un démarreur progressif. En direct, le couple suffit, mais un courant de démarrage d’environ 722 A provoque une chute de tension sur la plupart des transformateurs d’usine. Avec variateur, le moteur de 55 kW fournit ≈ 531 Nm, légèrement en dessous du besoin. En choisissant la taille au-dessus, le DRG-280S-4 (couple nominal 482 Nm), le couple requis ne représente plus que 1,17 fois le nominal et reste largement dans la limite de 1,5 × In du variateur.

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Quelle charge avec quel mode de démarrage ?

• Ventilateur démarrant à vide, extracteur à registre refermable, bande vide : moteur à cage + étoile-triangle ou démarreur progressif suffit. Si la montée en vitesse s’allonge, vérifiez le réglage du relais thermique.
• Broyeur démarrant plein, concasseur, convoyeur chargé : moteur à cage + variateur. Au besoin, le moteur est pris une taille au-dessus pour que le couple de démarrage reste dans la limite de courant du variateur.
• Paliers de vitesse obtenus par résistance rotorique (levage, bobinage, tréfilage) : variateur et, si nécessaire, résistance de freinage ; le frein mécanique est revu à part.
• Très forte inertie + démarrages fréquents : en direct, l’énergie de glissement libérée pendant l’accélération se transforme en chaleur dans le rotor à cage (sur le moteur à bagues, elle restait dans les résistances extérieures). Environ E ≈ ½ · J · ω² est déposé dans le rotor à chaque démarrage ; là encore, le variateur est la solution.

Quand le moteur à cage n’est-il pas le bon choix ?

Dans trois cas, il faut différer le changement ou élargir le projet. D’abord, si l’installation n’a ni place en armoire, ni refroidissement, ni dispositions contre les harmoniques pour un variateur, et que la charge démarre lourde. Ensuite, si la carcasse et la hauteur d’axe du moteur à bagues diffèrent beaucoup du nouveau moteur : à cause de la partie bagues, l’ancien moteur est plus long, le socle et la distance d’accouplement sont à refaire. Enfin, sur un système de levage critique soumis à l’approbation du constructeur ; le moteur y est choisi avec le frein et la commande, pas isolément.

Au montage, les écarts de cotes apparaissent surtout sur la hauteur d’axe (H) et le bout d’arbre (D × E). Valeurs du modèle de l’exemple :

• Puissance: 55 kW
• Vitesse nominale: 1485 tr/min
• Carcasse: 250M fonte
• Courant à 400 V: 97,6 A
• Couple nominal: 353,7 Nm
• Couple de démarrage / nominal: 2,2
• Courant de démarrage / nominal: 7,4
• Hauteur d’axe H: 250 mm
• Arbre D × E: 65 × 140 mm

Comparez les cotes H et D × E de votre ancien moteur à ces valeurs ; toutes les dimensions figurent carcasse par carcasse sur la page dessins techniques DRG.

Couple et courant de démarrage : 30 à 110 kW, 1500 tr/min

Voici les valeurs de démarrage des modèles DRG 4 pôles dans la plage de puissance où les moteurs à bagues sont les plus fréquents. « Cd/Cn » est le rapport couple de démarrage / couple nominal, « Id/In » le rapport courant de démarrage / courant nominal ; en direct on calcule avec ces rapports, en étoile-triangle avec environ un tiers.

Pour arrêter le mode de démarrage, utilisez l’outil étoile-triangle et autres méthodes de démarrage ; pour les protections, l’outil sélection relais thermique, fusible et contacteur.

Liste de contrôle du remplacement

• Puissance, vitesse, tension stator et tension/courant rotor photographiés sur l’ancienne plaque.
• Besoin en couple au démarrage (à vide/en charge) et nombre de démarrages par jour notés.
• Puissance du transformateur et longueur de la ligne moteur obtenues ; possibilité de démarrage direct vérifiée.
• Mode de démarrage choisi ; pour un variateur, calibre de courant fixé selon le courant moteur et le besoin au démarrage.
• Banc de résistances, commande des bagues et surveillance des balais prévus pour être retirés de l’armoire.
• Cotes H, D × E et trous de pattes du nouveau moteur comparées au socle ; accouplement/poulie à réaligner.
• Section de câble vérifiée pour le nouveau courant nominal (calculateur de section de câble moteur).
• Courant et temps de démarrage à mesurer et consigner au premier démarrage.

Côté achat, l’essentiel tient en peu de mots : DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques ; les références suivent le format DRG-carcasse-pôles (ex. DRG-250M-4). Les moteurs DRG MOTOR sont garantis 2 ans à compter de la date de livraison contre les défauts de matière et de fabrication (certificat de garantie). Le transport se fait par messagerie ou transporteur conventionné et reste à la charge de l’acheteur ; détails sur la page conditions de vente, livraison et retour. Des campagnes ponctuelles de paiement échelonné peuvent être proposées avec Halköde ; écrivez-nous sur WhatsApp pour l’option du moment (modes de paiement).

Moteurs DRG à envisager à la place d’un moteur à bagues

• DRG-200L-4 – 30 kW – 1500 tr/min – 200L fonte
• DRG-225S-4 – 37 kW – 1500 tr/min – 225S fonte
• DRG-225M-4 – 45 kW – 1500 tr/min – 225M fonte
• DRG-250M-4 – 55 kW – 1500 tr/min – 250M fonte
• DRG-280S-4 – 75 kW – 1500 tr/min – 280S fonte
• DRG-280M-4 – 90 kW – 1500 tr/min – 280M fonte
• DRG-315S-4 – 110 kW – 1500 tr/min – 315S fonte

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Questions fréquentes

Le courant de démarrage augmente-t-il quand un moteur à cage remplace un moteur à bagues ?

En démarrage direct, oui : sur l’exemple de 55 kW, il vaut 7,4 fois le nominal, soit environ 722 A. Le variateur le maintient autour du courant nominal ; c’est pourquoi on le recommande pour les charges lourdes.

Puis-je garder le banc de résistances rotoriques avec un moteur à cage ?

Non. Le rotor à cage n’a pas de sorties ; le banc de résistances et la commande des bagues sont mis hors service et retirés de l’armoire.

Le démarrage étoile-triangle peut-il remplacer un moteur à bagues ?

Seulement pour les charges qui démarrent légères. L’étoile-triangle réduit le couple de démarrage à environ un tiers ; dans l’exemple, il tombe à 259 Nm, sous le couple nominal.

Faut-il un moteur plus puissant lors du remplacement ?

Oui, si le besoin au démarrage dépasse la limite de surcharge du variateur. Dans l’exemple, passer de 55 à 75 kW ramène le couple requis à 1,17 fois le nominal, dans la limite.

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Pour valider le modèle ensemble, envoyez une photo de la plaque signalétique de l’ancien moteur et ses cotes par WhatsApp au +90 (542) 666 11 11 ou par e-mail à [email protected] ; tous les autres moyens sont sur notre page contact.