Rotor et charge au démarrage lors du remplacement d'un moteur électrique de broyeur à plastique

Le broyeur à plastique, ou granulateur, réduit des pièces comme les bouteilles, caisses, tubes ou rebuts de production en les coupant entre des couteaux rotatifs et des couteaux fixes. Du point de vue du moteur, cette machine réunit deux situations difficiles : accélérer un rotor lourd depuis l'arrêt et encaisser des chocs de coupe soudains en fonctionnement. Lors du remplacement d'un moteur de broyeur, on regarde souvent seulement les kilowatts de la plaque de l'ancien moteur ; pourtant, l'inertie du rotor au démarrage, les pointes de couple pendant l'alimentation et la transmission par courroie sont au moins aussi déterminantes que la puissance. Dans cet article, nous abordons ces points dans l'ordre et donnons des exemples parmi les modèles en fonte que HEM Motor propose à la vente.

Qu'exige le rotor d'un broyeur du moteur ?

Le rotor d'un granulateur est un cylindre massif portant des couteaux. Sur la plupart des machines, le côté poulie est conçu comme un volant lourd afin d'augmenter l'inertie du rotor. Le but de cette conception est d'absorber, grâce à l'énergie de la masse en rotation, la charge soudaine créée lorsque le couteau entre dans la matière, afin que le moteur ne soit pas sollicité à chaque choc.

L'effet volant facilite le travail du moteur en fonctionnement, mais produit l'inverse au démarrage. Pour amener une masse lourde à l'arrêt à sa vitesse de travail, le moteur doit produire un couple élevé pendant longtemps. Pendant cette période, le moteur absorbe plusieurs fois son courant nominal et le bobinage chauffe rapidement. Plus le démarrage est long, plus il devient important que le moteur et les organes de protection tolèrent cette situation.

Facteurs qui augmentent la charge du rotor

• Grand diamètre et grande longueur de rotor : La masse et l'inertie augmentent, le temps de démarrage s'allonge.
• Poulie-volant lourde : Elle adoucit le fonctionnement mais alourdit le démarrage.
• Matière restée dans la trémie : Si la machine s'est arrêtée trémie pleine, au redémarrage le rotor doit vaincre non seulement sa propre masse, mais aussi la matière coincée.
• Couteaux émoussés : L'écrasement remplace la coupe ; pour la même matière, le couple augmente et les pointes de courant durent plus longtemps.

Charge au démarrage : pourquoi la puissance de plaque ne suffit pas

Deux granulateurs différents peuvent être équipés de moteurs de même puissance tout en se comportant très différemment au démarrage. Les kilowatts de la plaque indiquent la puissance que le moteur peut fournir en service continu ; ils ne disent rien du temps de démarrage, de l'inertie du rotor ni de la violence des chocs d'alimentation. C'est pourquoi, lors du remplacement d'un moteur de broyeur, il faut chercher la réponse à ces trois questions :

• La machine démarre-t-elle trémie vide ou chargée de matière ?
• Combien de secondes durait le démarrage avec l'ancien moteur, et la protection déclenchait-elle pendant ce temps ?
• Combien de fois par jour la machine s'arrête-t-elle et redémarre-t-elle ?

Des démarrages fréquents imposent à chaque fois une charge thermique au bobinage du moteur. Sur une machine qui démarre de nombreuses fois par jour, le moteur est davantage sollicité que sur une machine fournissant la même puissance en service continu. Communiquer cette information à la commande est nécessaire pour un choix correct.

Le mode de démarrage influe aussi directement. Le démarrage étoile-triangle réduit le courant de démarrage, mais aussi le couple de démarrage ; sur un broyeur à rotor lourd, si le passage en triangle intervient avant que le moteur ait suffisamment accéléré en étoile, la pointe de courant reste élevée. Si un démarreur progressif ou un variateur de fréquence doit être utilisé, les réglages doivent tenir compte de l'inertie du rotor. Nos séries triphasées conviennent à la variation de vitesse par variateur de fréquence ; pour un fonctionnement prolongé à basse vitesse et à plein couple, un ventilateur externe peut être nécessaire, et si le câble entre variateur et moteur est long, un filtre dv/dt ou sinus est envisagé ; ces conditions sont indiquées à la commande.

Transmission par courroie et vitesse

Sur la plupart des granulateurs, le moteur entraîne le rotor par courroies trapézoïdales et poulies. Cette disposition réduit la vitesse tout en protégeant le moteur et le rotor, car elle permet à la courroie de glisser un peu en cas de bourrage soudain. Les points à surveiller côté courroie lors du remplacement du moteur sont les suivants :

• Conservez le nombre de pôles : Si l'ancien moteur est un 4 pôles (1500 tr/min synchrone), le nouveau doit l'être aussi. Un nombre de pôles différent modifie la vitesse du rotor si les poulies ne sont pas changées, et dégrade les performances de coupe.
• Tenez compte de la charge radiale : Le démarrage lourd et le fonctionnement à chocs augmentent la tension de la courroie. La poulie moteur doit être placée près de l'épaulement de l'arbre et la courroie ne doit pas être trop tendue.
• Vérifiez le moyeu de la poulie : Le diamètre de l'arbre et la dimension de la clavette dépendent du code de carcasse ; l'ancienne poulie peut ne pas convenir au nouvel arbre. Comparez les dimensions à l'aide du catalogue et des plans techniques.
• Remplacez le jeu de courroies complet : Travailler avec des courroies partiellement usées entraîne une répartition inégale de la charge et des vibrations.

Exemples de modèles en fonte rencontrés sur les broyeurs

Le tableau ci-dessous présente trois modèles en fonte 4 pôles correspondant à la plage de puissance fréquente sur les granulateurs moyens et grands. La puissance adaptée à votre machine dépend de la taille du rotor, de la matière broyée et de la capacité horaire ; le tableau n'est pas une recommandation, mais un résumé des valeurs enregistrées.

Les trois modèles sont IP55, isolés en classe F et alimentés en 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz ; sur un réseau 400 V, ils sont couplés en triangle et conviennent au démarrage étoile-triangle. Bien que les carcasses 225S et 225M aient la même hauteur d'axe, l'entraxe des trous de pattes diffère. La carcasse en fonte est préférée sur les broyeurs pour sa rigidité face aux vibrations et aux chocs. Pour les autres applications moteur du secteur, consultez la page moteurs pour la transformation des plastiques et du caoutchouc.

Exemple hypothétique : renouvellement d'un moteur de granulateur de 37 kW

Cet exemple a été construit pour illustrer la démarche de décision ; il ne décrit pas une application réelle. Supposons que, dans une usine de recyclage, les roulements du moteur d'un granulateur dont la plaque indique 37 kW et 1480 tr/min se soient désintégrés et que le bobinage ait également été endommagé.

• Pôles et vitesse : La plaque indique un moteur 4 pôles. La vitesse nominale du modèle 225S-4 est de 1485 tr/min ; avec les mêmes poulies, l'écart de vitesse du rotor reste inférieur à un demi pour cent.
• Cause de la panne : Si les dommages aux roulements et au bobinage surviennent ensemble, il faut rechercher la cause première. Une tension excessive de la courroie, une poulie placée en bout d'arbre ou des démarrages fréquents et longs peuvent aboutir à ce tableau. Un nouveau moteur monté sans supprimer la cause subira le même sort.
• Démarrage : Si la machine est arrêtée trémie pleine, habituer les opérateurs à vider la trémie avant l'arrêt réduit nettement la charge au démarrage.
• Carcasse : Si l'ancien moteur est lui aussi en carcasse 225S, l'adaptation au socle est attendue. Si le code de carcasse diffère ou n'est pas lisible sur la plaque, l'entraxe des pattes et la hauteur d'axe sont comparés à l'aide des plans techniques.
• Contrôle : Après la mise en service, on surveille le temps de démarrage et le courant pendant l'alimentation. Si le courant reste en permanence au-dessus de la valeur nominale de 66,1 A, il faut revoir le débit d'alimentation et l'état des couteaux.

Informations demandées pour commander un moteur de broyeur

• Une photo de la plaque de l'ancien moteur (puissance, vitesse nominale, tension, code de carcasse)
• Type de transmission : courroie et poulie, accouplement ; diamètres des poulies
• Condition de démarrage : trémie vide ou pleine, nombre de démarrages par jour, temps de démarrage avec l'ancien moteur
• Mode de démarrage et tension du réseau
• Forme de montage et conditions ambiantes (poussière, humidité, proximité de l'eau de lavage)

Vous pouvez consulter les modèles adaptés et les prix actuels sur la page acheter des moteurs électriques. Pour demander le modèle approprié à partir des données de plaque du moteur actuel de votre broyeur, utilisez la page d'envoi de plaque signalétique ; pour toute autre question, contactez-nous via notre page contact.