Moteurs électriques pour systèmes de dosage et d'alimentation d'aliments

Les moteurs de dosage et d'alimentation d'aliments sont des moteurs triphasés de faible puissance qui règlent la quantité de produit envoyée vers une machine ou une bascule : ils entraînent la vis doseuse sous une cellule de pesage, le rotor alvéolaire d'un écluseur, le rouleau d'un alimentateur de broyeur et la vis d'alimentation d'une presse à granulés. Les catalogues de fabricants indiquent 0,37 à 5,5 kW sur ces alimentateurs, la plupart entre 0,55 et 3 kW. L'important est moins la puissance que la possibilité de régler la vitesse : le moteur travaille presque toujours avec un réducteur et un variateur de fréquence, et s'arrête puis redémarre des centaines de fois par jour.

Cette page décrit un à un les organes d'alimentation et de dosage d'une ligne d'aliments, donne des puissances sourcées et montre le réglage du variateur à travers un exemple de dosage par lot. Les vis de transport sont un autre sujet ; ici la vis tourne non pour transporter mais pour mesurer. Les modèles et leurs prix du jour se comparent dans Acheter un moteur électrique en ligne.

Quels alimentateurs trouve-t-on sur une ligne d'aliments ?

Vis doseuses sous cellules de pesage

Dans une usine à fabrication par lots, chaque matière première a sa propre cellule. La vis doseuse sous la cellule tourne jusqu'à ce que la quantité de la formule atteigne la bascule, puis s'arrête, et l'on passe à la matière suivante. Les matières à forte part, comme le maïs, le blé et le tourteau de soja, sont dosées par des vis de grand diamètre ; les petites parts, comme le prémélange vitamines-minéraux et les acides aminés, le sont dans des cellules de micro-dosage. Le système de micro-dosage d'un fabricant compte jusqu'à 34 cellules, chacune avec sa vis, et des trémies peseuses de 5, 10 et 50 kg.

Écluseur (roue à alvéoles)

Un rotor divisé en alvéoles tourne dans un corps et libère à chaque tour un volume donné dans la ligne en dessous. Il a deux rôles : servir d'écluse sous les cyclones, filtres et refroidisseurs, et assurer une alimentation volumétrique sous une cellule. Le rotor tourne lentement ; les catalogues donnent des vitesses de 10, 20 et 30 tr/min. Passer d'un moteur à 1450 tr/min à 20 tr/min demande un réducteur d'un rapport d'environ 72. L'écluseur sous le refroidisseur à granulés équilibre aussi la quantité de granulés entrant et la hauteur de couche dans le refroidisseur.

Alimentateurs de broyeur et de presse

Devant un broyeur à marteaux se trouve un alimentateur à rouleau ou à vis qui répartit le produit sur toute la largeur d'entrée. Devant une presse à granulés tourne une vis d'alimentation à vitesse variable qui alimente le conditionneur. Point commun : le débit d'alimentation est réglé selon la charge de la machine principale. Le moteur du mélangeur du conditionneur est distinct de l'alimentateur et fait partie de l'équipement moteur de la presse.

Pourquoi un variateur ? Précision de dosage et réglage de vitesse

Le volume délivré par un alimentateur est presque proportionnel à sa vitesse, et la façon la plus pratique de changer de vitesse est d'alimenter le moteur par un variateur de fréquence. Les catalogues proposent la variation de fréquence en option sur les vis d'alimentation de process et comme élément du principe de fonctionnement sur les vis doseuses.

Dosage grossier et dosage fin

Si la vis continue à pleine vitesse quand la bascule approche de la consigne, le produit qui tombe de la goulotte après l'ordre d'arrêt fait dépasser la cible. Le dosage se fait donc en deux temps : d'abord un dosage grossier à grande vitesse, puis un dosage fin à basse vitesse juste avant la consigne. Certains fabricants utilisent deux vis imbriquées : dans un catalogue, une vis fine de 35 mm se trouve à l'intérieur d'une vis grossière de 100 mm, entraînées par un seul motoréducteur de 2,2 kW. Un autre fabricant propose une vanne d'arrêt qui coupe le flux en fin de dosage.

Alimentation asservie à la charge de la machine principale

Sur les alimentateurs de broyeur et de presse, le variateur joue un autre rôle : le courant du moteur principal est surveillé et la vitesse de l'alimentateur est ajustée pour le maintenir à une valeur cible. Si le moteur principal est peu chargé, l'alimentateur accélère ; s'il commence à surcharger, il ralentit. Un fabricant équipe son alimentateur de broyeur d'un motoréducteur de 1,5 kW piloté en fréquence, un autre propose sa vis d'alimentation à dosage asservi avec un variateur. Dans cette configuration, le moteur d'alimentation est petit mais c'est lui qui fixe en pratique le débit de la ligne.

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Quelle puissance pour un moteur d'alimentateur ou de dosage ? Valeurs du marché

A) Données des fabricants d'alimentateurs

Les catalogues d'alimentateurs des différents fabricants couvrent des moteurs d'environ 0,37 à 5,5 kW, selon le modèle et la capacité. Chaque valeur est le moteur d'un seul alimentateur. Une usine à lots compte autant de vis doseuses que de matières premières ; un étage de dosage de quinze cellules a quinze moteurs distincts, et leur total ne doit pas être lu comme la puissance d'un alimentateur. L'alimentateur de presse est lui aussi compté à part du moteur principal : sur la même fiche, des presses de 22 à 315 kW ont des alimentateurs de 0,55 à 2,2 kW.

Pour un alimentateur sans valeur de catalogue, la puissance se détermine selon les données de l'application. Il faut transmettre au fabricant : densité apparente et comportement d'écoulement du produit, débit minimal et maximal requis, diamètre de vis ou volume du rotor, hauteur de cellule et charge de produit sur l'alimentateur, plage de vitesse.

B) Ce que couvre la gamme DRG

DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques. Toutes les petites puissances utiles à un alimentateur figurent dans notre gamme : l'aluminium commence à 0,25 kW et la fonte à 0,55 kW (plafonds 11 et 355 kW). Chaque moteur, triphasé, existe en 2, 4 ou 6 pôles ; on demande à la commande la bride B5 ou B14 qui correspond au réducteur. Toute la plage de 0,37 à 5,5 kW observée sur les alimentateurs est couverte ; la plus petite taille de 0,37 kW est en aluminium. Le réducteur et le variateur de l'alimentateur ne sont pas fournis avec le moteur et se choisissent à part. Les valeurs actuelles pour les moteurs de dosage d'aliment figurent ci-dessous :

Exemple : vitesse et fréquence d'une vis doseuse de tourteau de soja

Supposons que le tourteau de soja représente 25 % d'un lot de 2 000 kg, soit 500 kg. Pour tenir le temps de cycle, ce produit doit être livré à la bascule en environ 90 secondes. Une publication du secteur de l'aliment calcule elle aussi le temps de marche de chaque alimentateur à partir de la part dans la formule et du temps visé.

• Débit nécessaire : 500 / 90 ≈ 5,6 kg/s, soit environ 20 t/h. Avec une densité apparente de 0,64 t/m³ pour le tourteau de soja, cela fait environ 31 m³/h.
• Dans le tableau d'un fabricant, une vis de 300 mm transporte 22 m³/h à 0,3 m/s et 37 m³/h à 0,5 m/s. Pour 31 m³/h il faut environ 0,42 m/s ; avec un pas de 300 mm, cela correspond à une vitesse de vis d'environ 84 tr/min.
• Si le rapport est choisi pour que la vis tourne à 100 tr/min avec le moteur à 50 Hz, il vaut 14,5 pour un moteur de 1450 tr/min. Pour 84 tr/min, le variateur est réglé à environ 42 Hz.
• Dosage fin des 10 derniers kg : à 10 Hz la vis tourne à 20 tr/min et le débit tombe à environ 1,3 kg/s. Le dosage fin dure environ 8 secondes, le dosage grossier environ 88 secondes ; environ 96 secondes au total.

La puissance de cette vis dépend de la charge de produit sous la cellule et ne se calcule pas avec la formule d'une vis de transport ; un guide d'ingénierie précise d'ailleurs que les vis d'alimentation demandent des considérations supplémentaires. Les tailles comparables des catalogues indiquant 1,5 à 3 kW, le moteur 4 pôles de 2,2 kW DRG-100L1-4 (1450 tr/min, 4,52 A sous 400 V) est un point de départ raisonnable dans cet exemple ; la valeur exacte vient du fabricant de la vis. Pour connaître le couple restant à l'arbre de la vis, saisissez les données du moteur dans notre calculateur de sortie de réducteur.

Refroidissement à basse fréquence

Le ventilateur de refroidissement d'un moteur standard est calé sur son arbre. À 10 Hz, il tourne lui aussi au cinquième de sa vitesse et le refroidissement chute nettement. Quelques secondes à basse vitesse, comme en dosage fin, ne posent pas de problème ; mais si un alimentateur tourne des heures sous 15–20 Hz à plein couple, le moteur peut chauffer. Dans ce cas, il vaut mieux choisir le rapport de réduction pour que le moteur tourne la plupart du temps entre 35 et 50 Hz.

Fonctionnement au-dessus de 50 Hz

Un catalogue de vis doseuses donne le débit d'une même vis entre 8,7 Hz et 87 Hz. Monter à 87 Hz est une configuration particulière où un moteur bobiné en 230/400 V est couplé en triangle et le variateur paramétré en conséquence ; dans la gamme DRG, les moteurs jusqu'à 3 kW sont en 230/400 V. La vitesse d'arbre du moteur augmente aussi ; l'aptitude du réducteur et de la vis doit être confirmée auprès de leur fabricant.

Arrêts-démarrages fréquents : qu'est-ce qui fatigue le moteur ?

Une vis doseuse change de vitesse et s'arrête au moins une fois par lot, plusieurs fois avec le passage grossier-fin. Plus il y a de lots, plus il y a de démarrages. En démarrage direct, chaque démarrage appelle un courant de plusieurs fois le courant nominal et échauffe le bobinage ; sur les petits moteurs DRG 4 pôles, le rapport de courant de démarrage Is/In figure au catalogue. Avec un variateur, la fréquence monte depuis zéro et le courant de démarrage est limité ; c'est l'une des raisons de la généralisation des variateurs sur les alimentateurs de dosage.

Sur les écluseurs, le problème est moins le nombre de démarrages que le blocage : un corps dur coincé entre rotor et corps bloque le moteur instantanément. On utilise donc sur les écluseurs un contrôleur de rotation, une limitation de courant par le variateur et un relais thermique correctement réglé. À partir du courant du moteur, notre page sélection relais thermique, fusible et contacteur en donne les calibres.

Liste de contrôle pour choisir un moteur d'alimentateur

• Type d'alimentateur : vis doseuse, écluseur, alimentateur à rouleau ou vis d'alimentation de presse.
• Fonction : dosage vers une bascule, alimentation asservie à une machine principale ou écluse ?
• Plage de débit : débit minimal et maximal, et vitesse de vis ou de rotor correspondante.
• Rapport de réduction et bride d'entrée ; on bride en général le moteur en B5 ou B14, et c'est le plan de l'alimentateur qui tranche.
• Plage de fonctionnement du variateur : à quelle fréquence le moteur tournera-t-il le plus souvent ? Longues périodes à basse fréquence ?
• Nombre de démarrages : combien de lots par heure, combien de changements de vitesse par lot ?
• Environnement : poussière, vapeur (près du conditionneur), granulés chauds (sous le refroidisseur). Étanchéité de la boîte à bornes et des entrées de câbles.
• Plaque de l'ancien moteur : puissance, vitesse, bride, diamètre d'arbre. Pour les cotes, voir la page dessins techniques.

Moteurs DRG pour les alimentateurs d'aliments

Ces modèles 4 pôles couvrent la plage de puissance des alimentateurs. Le 0,37 kW est en carcasse aluminium ; à partir de 0,55 kW, la fonte est aussi possible.

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). Pour la machine principale servie par l'alimentateur de broyeur, voyez le choix du moteur de broyeur à marteaux ; pour le moteur principal derrière l'alimentateur de presse, voyez le moteur principal de presse à granulés.

Moteurs de cette puissance

• DRG-802-4 – 0,75 kW – 1420 tr/min – 80 fonte
• DRG-90L-4 – 1,5 kW – 1445 tr/min – 90L fonte
• DRG-100L1-4 – 2,2 kW – 1450 tr/min – 100L fonte
• DRG-100L2-4 – 3 kW – 1450 tr/min – 100L fonte
• DRG-132S-4 – 5,5 kW – 1460 tr/min – 132S fonte

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Moteur de dosage et d'alimentation d'aliment : questions fréquentes

Une vis doseuse peut-elle fonctionner sans variateur ?

Oui, mais la précision baisse. Une vis à vitesse fixe ne permet pas le dosage grossier puis fin, et le produit qui tombe après l'arrêt dépasse la cible. Les formules précises utilisent un variateur ou un montage à deux vitesses.

Quelle vitesse pour un moteur d'écluseur ?

Le moteur est généralement 4 pôles, environ 1450 tr/min, alors que le rotor tourne à 10–30 tr/min dans les catalogues. L'écart est couvert par un réducteur d'un rapport d'environ 48 à 145.

Pourquoi l'alimentateur de presse est-il asservi au moteur principal ?

Le débit de la presse est limité par la charge du moteur principal. En réglant la vitesse de l'alimentateur sur le courant de ce moteur, la presse travaille au débit maximal sans bourrage ; un alimentateur laissé trop rapide fait bourrer la presse.

Combien d'ampères consomme un moteur de dosage de 2,2 kW ?

Le moteur 4 pôles DRG-100L1-4 consomme 4,52 A sous 400 V.

Type d'alimentateur, plage de débit, étiquette du réducteur et photo de l'ancienne plaque nous suffisent pour choisir le moteur. Transmettez-les par WhatsApp ou téléphone au +90 (542) 666 11 11, par e-mail à [email protected], ou écrivez-nous. Côté tarifs, les moteurs d'alimentateurs et de dosage sont affichés au prix du moment dans Acheter un moteur électrique en ligne.