Moteur de concasseur primaire à percussion : puissance pour le premier concassage

Le moteur d’un concasseur primaire à percussion est un moteur asynchrone triphasé standard qui entraîne, par courroies et poulies, le rotor horizontal lourd et de grand diamètre. Sur ces machines qui cassent au premier stade la roche grossière de carrière, les catalogues indiquent un moteur unique de 160 kW à 355 kW ; les plus grands modèles utilisent deux moteurs et la puissance totale monte à 500–630 kW [1][2][3]. Un constructeur écrit clairement qu’un entraînement par moteur unique n’est possible que jusqu’à 355 kW [1].

Nous présentons ci-dessous le rôle du concasseur primaire à percussion en carrière, la différence entre entraînement simple et double, l’effet de l’inertie du rotor sur le démarrage et la correspondance avec les moteurs DRG. Les moteurs de ces puissances, avec leurs prix, figurent dans la boutique Acheter un moteur électrique en ligne. Pour les autres machines de l’installation, voir la catégorie Moteurs pour installations de concassage.

Qu’est-ce qu’un concasseur primaire à percussion et pour quelle roche ?

Un concasseur à percussion brise la roche en la frappant au lieu de l’écraser. Des battoirs fixés sur un rotor à arbre horizontal tournent à grande vitesse, frappent la pierre qui tombe dans le concasseur et la projettent contre des écrans de choc situés en face. La roche se fragmente sous le coup du battoir puis contre l’écran. La taille du produit se règle par l’écart entre écrans et rotor.

« Primaire » signifie que la machine est assez grande pour recevoir directement la roche abattue à l’explosif. Ces modèles ont une large ouverture, et la taille maximale d’alimentation va jusqu’à 1 000–1 300 mm [1]. Le diamètre du rotor suit ; les constructeurs utilisent des rotors de 1 100 à 1 600 mm [1][3].

Il convient aux roches peu abrasives de dureté moyenne : calcaire, dolomie, gypse, phosphate. Les utilisateurs types sont la préparation des matières premières en cimenterie, les carrières de chaux et les grandes carrières calcaires produisant des granulats pour béton et enrobés. On l’emploie aussi pour concasser le béton de démolition en recyclage [3]. Dans une roche dure riche en quartz, les battoirs s’usent très vite ; on y préfère le concasseur à mâchoires.

Ce qui le sépare des machines voisines

• Concasseur à mâchoires : lui aussi primaire, mais il écrase à basse vitesse et résiste à la roche dure ; son produit est plus plat.
• Concasseur secondaire à percussion : même principe, mais il reçoit la roche plus petite issue du primaire ; son rotor est plus petit et plus rapide.
• Concasseur à marteaux : ses marteaux pivotent librement au-dessus d’une grille ; il donne un produit plus fin et n’accepte pas la roche grossière de carrière.

Le primaire à percussion est généralement précédé d’un alimentateur vibrant qui régularise l’arrivée des blocs et d’un grizzly qui écarte les fines ; pour leurs moteurs, voir la page Moteurs vibrants.

Comment le moteur entraîne le rotor : courroies, entraînement simple et double

L’arbre du rotor sort des deux côtés du corps du concasseur. En entraînement simple, une extrémité porte une grande poulie ; le moteur, posé sur un socle à côté, l’entraîne par courroies trapézoïdales. La fiche d’un constructeur donne une vitesse de rotor de 800 tr/min pour son plus petit primaire et de 600 tr/min pour le plus grand [3]. La vitesse du moteur y est ramenée par le rapport de poulies.

Au-delà de 355 kW, l’entraînement est divisé en deux. En double entraînement, chaque extrémité de l’arbre porte une poulie entraînée par son propre moteur. Le plus grand primaire d’un constructeur utilise deux moteurs de 250 kW, soit 500 kW installés au total [2]. Un autre monte jusqu’à 630 kW dans cette classe et précise qu’au-delà de 355 kW seul le double entraînement est possible [1].

En double entraînement, les deux moteurs doivent être du même modèle, montés avec le même diamètre de poulie et la même longueur de courroie ; sinon l’un des moteurs porte une plus grande part de la charge. C’est une règle générale d’ingénierie pour le choix des moteurs ; les dimensions exactes des poulies et courroies viennent du plan du constructeur du concasseur.

Inertie du rotor et effet volant

Le primaire à percussion n’a pas de volant séparé ; le rotor lourd en tient lieu. La fiche d’un constructeur indique, pour son plus grand primaire, une ligne d’arbre (rotor, arbre et poulie) de 15 020 kg [1]. Cette masse porte une grande énergie cinétique à pleine vitesse. Elle maintient la vitesse du rotor à l’entrée d’un gros bloc, mais le moteur doit accumuler toute cette énergie en partant de zéro au démarrage. C’est pourquoi le démarrage dure plus longtemps que sur un concasseur à mâchoires ou à cône.

Puissance moteur des concasseurs primaires à percussion du marché

Le tableau distingue les modèles à un moteur et ceux à deux moteurs. Pour les lignes à double entraînement, la valeur indiquée est le total des deux moteurs ; la puissance par moteur est aussi donnée.

Dans ce groupe de machines, on voit des options de moteur d’environ 160 à 630 kW selon le modèle et la capacité du constructeur [1][3].

Les principaux facteurs de puissance sont le diamètre et la largeur du rotor, sa vitesse, la taille d’alimentation et la capacité recherchée. Dans la gamme d’un constructeur, la capacité passe de 200–250 t/h à 400–600 t/h pendant que la puissance passe de 250 kW à 2 × 250 kW [2]. Pour une machine donnée, l’écart des écrans, la dureté de la roche et le mode d’alimentation font varier la puissance absorbée : un écart plus serré et une roche plus dure augmentent l’énergie par tonne.

Son équivalent dans la gamme DRG

Les moteurs de 160 à 355 kW des primaires à entraînement simple entrent dans la gamme fonte DRG. En double entraînement, la puissance par moteur est de 250 kW ou 315 kW (630 kW = 2 × 315 kW) : les deux moteurs existent donc chez DRG. Un entraînement simple au-delà de 355 kW sort de la gamme. Avec un rotor à 600–800 tr/min, aucun moteur 750 tr/min n’est nécessaire ; on utilise des 4 ou 6 pôles avec courroies.

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Lire le tableau de sélection : rapport de poulies et contrôle énergétique

Sur un concasseur primaire à percussion, la puissance moteur se lit dans le tableau du constructeur. Ce que l’on peut contrôler sur site, c’est la cohérence de la vitesse et de l’énergie. Avec le modèle de 355 kW à rotor 1 500×1 500 mm d’un constructeur [3] :

• Vitesse périphérique du rotor : v = π·D·n/60 = π × 1,5 × 650 / 60 ≈ 51 m/s. Dans la même fiche, un rotor de 1 100 mm à 800 tr/min donne environ 46 m/s et un rotor de 1 600 mm à 600 tr/min environ 50 m/s ; un rotor plus grand atteint la même vitesse périphérique à moins de tours.
• Rapport de poulies : avec le DRG-400M-4 4 pôles (355 kW, 1490 tr/min), le rapport vaut 1490 / 650 ≈ 2,29 ; avec le DRG-400L-6 6 pôles (355 kW, 992 tr/min), ≈ 1,53. Le choix dépend de la poulie du concasseur et du plan de socle du constructeur.
• Contrôle énergétique : le même constructeur annonce 0,4–0,6 kWh par tonne [3]. À 600 t/h, cela représente une puissance moyenne de 240–360 kW ; un moteur de 355 kW est sollicité au maximum en haut de cette plage. La puissance installée dépasse la moyenne pour couvrir les pointes à l’arrivée des gros blocs.

Courant en double entraînement : deux DRG-355M-4 (250 kW, 418 A sous 400 V) absorbent 836 A au total. Armoire, câbles et transformateur se dimensionnent sur ce courant total. Vous pouvez vérifier la vitesse avec vos propres poulies dans le calculateur poulie-courroie.

Ce qu’il faut fournir pour commander le moteur d’un primaire à percussion

• Modèle du concasseur, diamètre et largeur du rotor, vitesse du rotor ; entraînement simple ou double.
• Puissance, vitesse et diamètre de poulie de chaque moteur ; en double entraînement, égalité des deux poulies.
• Cotes du socle moteur, système de tension (glissière ou socle articulé), sens de rotation.
• Méthode et durée de démarrage : temps de montée du rotor en vitesse, réglage du relais thermique.
• En double entraînement, démarrage simultané ou décalé des deux moteurs.
• Puissance du transformateur et chute de tension admise au démarrage.
• Environnement : poussière de chaux et de gypse, site ouvert, dépôt de poussière sur les ailettes du moteur.

Démarrage, inertie du rotor et raccordement

Un concasseur primaire à percussion démarre toujours à vide. L’alimentation s’ouvre une fois le rotor à pleine vitesse ; à l’arrêt, on coupe d’abord l’alimentation, la chambre se vide, puis le moteur s’arrête. Si le rotor s’est bloqué en charge, on vide la chambre à la main avant de redémarrer.

La forte inertie du rotor allonge le démarrage. En démarrage direct, un moteur DRG 355 kW 4 pôles a un courant nominal de 593 A sous 400 V et un rapport de courant de démarrage de 7,1 ; absorber un tel courant longtemps sollicite à la fois le réseau et le bobinage. À ces puissances, le démarreur progressif ou le variateur est le choix courant. Le couplage étoile ne donne qu’environ un tiers du couple ; sur les grands modèles à rotor lourd, le moteur risque de ne pas accélérer assez en étoile. Si l’on retient cette méthode, le moteur doit être bobiné en 400/690 V (c’est le cas de tous les moteurs DRG dès 4 kW). Détails sur la page démarrage étoile-triangle et dans notre article sur le courant de démarrage. La protection thermique doit être choisie à partir du temps de démarrage pour ne pas déclencher pendant une montée longue. Seul un électricien qualifié doit réaliser le câblage.

En double entraînement, démarrer les deux moteurs au même instant double la pointe de courant. Les démarrer l’un après l’autre avec un court décalage, ou les piloter par un ensemble à variateur commun, se décide selon le schéma de commande du constructeur.

Les moteurs sont montés à pattes (B3) sur des socles qui tendent les courroies. Le montage suit le plan du constructeur ; comparez pattes et arbre avec nos dessins techniques.

Correspondance avec les moteurs DRG

DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques. Notre série fonte va de 0,55 kW à 355 kW et notre série aluminium couvre 0,25–11 kW. Vitesses 1000, 1500 et 3000 tr/min, tension 230/400 V ou 400/690 V (triphasé), montage B3, B5, B14 ou B35 précisé par note de commande. Pour les concasseurs primaires à percussion, nous pouvons fournir les moteurs uniques de 160 à 355 kW et les paires de moteurs de 250–315 kW des machines à double entraînement. Dans ces tailles, nos 4 pôles démarrent avec 2,0 fois le couple nominal, nos 6 pôles avec 1,8 fois.

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). Informations générales sur les moteurs d’installation de forte puissance : moteurs de forte puissance pour concassage-criblage.

Moteurs de cette puissance pour concasseurs primaires à percussion

• DRG-315L1-4 – 160 kW – 1488 tr/min – 315L fonte
• DRG-315L2-4 – 200 kW – 1490 tr/min – 315L fonte
• DRG-355M-4 – 250 kW – 1490 tr/min – 355M fonte
• DRG-355L-4 – 315 kW – 1490 tr/min – 355L fonte
• DRG-400M-4 – 355 kW – 1490 tr/min – 400M fonte
• DRG-400L-6 – 355 kW – 992 tr/min – 400L fonte

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Questions fréquentes

Un concasseur primaire à percussion demande combien de kW ?

Les catalogues donnent un moteur unique de 160–250 kW sur les petits primaires et de 315–355 kW sur les moyens, et un total de 500–630 kW avec deux moteurs sur les plus grands.

Pourquoi un concasseur à percussion a-t-il deux moteurs ?

Un constructeur précise qu’un entraînement simple n’est possible que jusqu’à 355 kW. Quand il faut plus de puissance, on place un moteur à chaque extrémité du rotor et la charge se répartit entre les deux.

Moteur 1000 tr/min ou 1500 tr/min pour un primaire à percussion ?

Avec un rotor à 600–800 tr/min, les deux s’utilisent avec courroies. Ce qui décide, c’est la poulie du concasseur et le plan de socle du constructeur ; lors d’un remplacement, garder le nombre de pôles de l’ancien moteur est le plus sûr.

Pourquoi le démarrage est-il long et pourquoi le thermique déclenche-t-il ?

Le rotor lourd met du temps à atteindre sa vitesse, et pendant ce temps le moteur absorbe plusieurs fois son courant nominal. Si le relais thermique n’est pas adapté au temps de démarrage, il déclenche avant la fin de la montée. La solution : une protection adaptée au temps de démarrage et, si besoin, un démarreur progressif ou un variateur.

Envoyez-nous la plaque du concasseur, la ou les plaques moteur, les dimensions des poulies et le type d’entraînement (simple ou double) ; nous arrêterons ensemble le bon moteur DRG. Appelez le +90 (542) 666 11 11, écrivez à [email protected] ou passez par notre page contact. Boutique : Acheter un moteur électrique en ligne.

Sources

1. Metso – Nordberg NP Series HSI crushers (broşür) – modèles primaires 200–355 kW et 355–630 kW ; « entraînement simple possible avec un moteur de 355 kW maximum », 630 kW en double entraînement ; diamètres de rotor, taille maximale d’alimentation.
2. Constmach – Primary Impact Crushers, technical specifications – CPI-1412 250 kW (200–250 t/h), CPI-1415 315 kW (350–400 t/h), CPI-1620 2 × 250 kW (400–600 t/h).
3. Polygonmach – PPI Series Primary Impact Crushers – PPI-1111…PPI-1620 : 160–500 kW, vitesse de rotor 800–600 tr/min, dimensions de rotor ; consommation 0,4–0,6 kWh/t.