Choix du moteur électrique pour la centrale hydraulique d'une presse à balles

Les presses à balles compactent le carton, le papier, le film plastique, les bouteilles PET et la ferraille en balles transportables. La pièce qui produit l'effort de la presse est le vérin hydraulique ; ce qui alimente le vérin est une centrale hydraulique : réservoir d'huile, pompe, bloc de distribution et moteur électrique qui entraîne la pompe. Lors du remplacement d'un moteur ou de l'installation d'une nouvelle centrale, on ne demande souvent que la puissance. Pourtant, dans une centrale hydraulique, ce qui détermine le moteur, c'est la pression et le débit de la pompe, la structure du cycle de la presse, la manière dont le moteur est relié à la pompe et le sens de rotation. Dans cet article, nous traitons ces points à partir des modèles en fonte 4 pôles que HEM Motor propose à la vente.

D'où vient la puissance du moteur dans une centrale hydraulique ?

La puissance que la pompe demande sur l'arbre dépend du produit de la pression et du débit qu'elle fournit. L'expression approchée utilisée en pratique est : puissance hydraulique (kW) ≈ pression (bar) × débit (l/min) / 600. Cette valeur est la puissance hydraulique à la sortie de la pompe ; en ajoutant les pertes de la pompe et du circuit, la puissance demandée au moteur est plus élevée. L'importance des pertes dépend du type de pompe et de la conception du circuit ; c'est pourquoi le calcul doit être complété par les valeurs fournies par le fabricant de la pompe.

Sur les presses à balles, le cycle ne se résume pas à un point fixe unique. Le vérin avance d'abord rapidement à vide (débit élevé, pression faible), ralentit et compacte lorsqu'il rencontre la matière (débit faible, pression élevée), puis recule. Ce qui sollicite le moteur, c'est le plus grand produit pression × débit parmi ces phases ; multiplier en même temps la pression la plus haute par le débit le plus élevé peut conduire à un moteur inutilement gros.

Circuits à double pompe et à détection de charge

• Double pompe (haute-basse) : En avance rapide, les deux pompes débitent ensemble ; lorsque la pression monte, la grosse pompe est mise à la décharge et la petite assure la compaction. Le moteur reste ainsi dans une plage de puissance similaire dans les deux phases.
• Pompe à cylindrée variable : Quand la pression augmente, la pompe réduit d'elle-même son débit. La puissance du moteur est déterminée par la limite de puissance réglée sur la pompe.
• Pompe unique à cylindrée fixe : C'est le circuit le plus simple ; le moteur doit être assez puissant pour fournir le plein débit à la pression la plus élevée.

Déterminer la puissance en se fondant uniquement sur le tonnage de la presse, sans savoir de quel circuit il s'agit, n'est pas correct. Sur une centrale existante, l'information la plus fiable est la plaque de l'ancien moteur et la plaque signalétique de la pompe.

Pourquoi le plus souvent 1500 tr/min ?

La plupart des pompes à engrenages et à palettes sont conçues pour une plage de vitesse dans laquelle elles peuvent fonctionner sans cavitation côté aspiration ; c'est pourquoi les moteurs 4 pôles, c'est-à-dire d'une vitesse synchrone de 1500 tr/min, sont courants sur les centrales hydrauliques. Même si un moteur de 3000 tr/min semble tirer deux fois plus de débit de la même pompe, il peut dépasser la vitesse admise par la pompe et provoquer bruit et usure à l'aspiration. Avant de changer le nombre de pôles du moteur d'une centrale existante, vérifiez la limite de vitesse du fabricant de la pompe.

La vitesse nominale de la plaque est un peu inférieure à la vitesse synchrone. Par exemple, la vitesse nominale du modèle 132M-4 est de 1460 tr/min ; c'est cette valeur qui sert au calcul du débit de la pompe.

Liaison à la pompe et forme de montage

Sur les centrales hydrauliques, le moteur est généralement relié à la pompe par une lanterne et un accouplement élastique. La lanterne s'appuie d'un côté sur la bride du moteur et de l'autre sur la bride de la pompe ; l'accouplement relie les deux arbres. Trois correspondances sont importantes dans cette disposition :

• Bride moteur et lanterne : On utilise un moteur à bride (B5) ou à pattes et bride (B35). Les formes de montage sont proposées selon la carcasse et la taille de bride est confirmée à la commande ; la seule mention « B5 » ne prouve pas que la lanterne conviendra.
• Arbre et moyeu d'accouplement : Le diamètre de l'arbre et la rainure de clavette évoluent avec la taille de carcasse du moteur. Si le moyeu d'accouplement existant ne convient pas au nouvel arbre, un nouveau moyeu est nécessaire.
• Montage vertical : Sur certaines centrales, le moteur est vertical (V1) au-dessus du réservoir et la pompe plonge dans celui-ci. Les options de montage vertical sont elles aussi proposées selon la carcasse ; indiquez la position du moteur dans la commande.

Vous trouverez les dimensions d'arbre, de bride et de pattes dans le catalogue technique et produits et dans les plans techniques 2D ; les formes de montage disponibles sont résumées dans la question sur les formes de montage.

Sens de rotation, démarrage et cycle

La plupart des pompes à engrenages sont unidirectionnelles. Une pompe qui tourne à l'envers ne refoule pas d'huile et peut être endommagée en peu de temps. Sur un moteur triphasé, le sens de rotation s'inverse en permutant deux des phases d'alimentation. C'est pourquoi, avant de relier le nouveau moteur à la pompe, il faut contrôler le sens par un bref essai et le comparer à la flèche du corps de pompe.

Le fait que la pompe soit à la décharge au démarrage soulage le moteur. Sur de nombreuses centrales, une valve de mise à la décharge renvoie le débit de la pompe au réservoir jusqu'à ce que le moteur atteigne sa vitesse de travail ; le démarrage étoile-triangle fonctionne alors sans problème. Les moteurs 400/690 V sont couplés en triangle sur un réseau 400 V et conviennent donc au démarrage étoile-triangle. Si la pompe doit démarrer sous pression, indiquez-le dans la commande.

Pendant le cycle, le moteur tourne généralement en continu ; pendant que la presse attend, la pompe est mise à la décharge. Sur certaines centrales, cependant, le moteur est arrêté et redémarré à chaque balle. Si le nombre de démarrages par heure est élevé, le bobinage du moteur s'échauffe ; cette information est importante pour un choix correct. Laisser tourner le moteur ou l'arrêter pendant les longs intervalles où la pompe est à vide s'évalue en fonction du nombre de démarrages.

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.

Exemples de modèles rencontrés sur les centrales de presses à balles

Les modèles en fonte ci-dessous sont des exemples de la plage de puissance rencontrée sur les centrales hydrauliques des petites et moyennes presses à balles. Le besoin de votre presse est déterminé par la conception de la pompe et du circuit ; ces lignes ne doivent pas être lues comme une liste de recommandations.

Les moteurs listés ont une protection IP55 et une isolation de classe F ; l'alimentation est définie en 400/690 V (Δ/Y) à 50 Hz. Les carcasses 132S et 132M ont la même hauteur d'axe mais des longueurs différentes ; sur les centrales reliées par bride, cette différence pose rarement problème, alors que sur celles également fixées par les pattes, l'entraxe des pattes est vérifié. Les autres informations sur les applications hydrauliques figurent sur la page moteurs électriques pour pompes hydrauliques.

Exemple hypothétique : renouvellement du moteur d'une presse à balles verticale

Cet exemple a été construit pour montrer l'ordre des vérifications ; il ne s'agit pas d'une application réelle. Supposons que, sur la centrale hydraulique d'une presse à carton verticale d'un dépôt de recyclage, le bobinage d'un moteur dont la plaque indique 7,5 kW et 1450 tr/min ait brûlé. Le moteur est relié à une pompe à engrenages par lanterne et accouplement.

• Puissance et vitesse : La plaque indique un moteur 4 pôles. La vitesse nominale du modèle 132M-4 en fonte est de 1460 tr/min ; le débit de la pompe ne change pratiquement pas.
• Liaison : On relève le type de bride de l'ancien moteur et la taille de bride sur laquelle s'appuie la lanterne ; cette information est donnée à la commande afin de confirmer la compatibilité de la bride. On vérifie dans le catalogue si le moyeu d'accouplement convient au diamètre de l'arbre.
• Cause de la panne : On recherche la raison du bobinage brûlé : un filtre colmaté ou un limiteur de pression déréglé peut avoir maintenu la pompe en permanence à haute pression ; le nombre de démarrages par heure peut être très élevé.
• Mise en service : Le sens de rotation est contrôlé par une brève marche avant de relier la pompe. Le courant est ensuite mesuré pendant la compaction ; s'il reste en permanence au-dessus de la valeur nominale de 14,3 A, on revoit le réglage du limiteur de pression et le circuit.

Informations nécessaires pour la commande

• Une photo nette de la plaque du moteur déposé
• La plaque signalétique de la pompe ; si elles sont connues, la pression et le débit de service
• Type de liaison : lanterne et accouplement, forme de montage (B5, B35, verticale V1) et taille de bride
• Mode de démarrage, tension du réseau et nombre approximatif de démarrages par heure
• L'environnement de la centrale (poussière, extérieur, température)

Vous pouvez voir les moteurs susceptibles de convenir à votre centrale hydraulique, avec leurs prix, sur notre page boutique. Si vous souhaitez demander un équivalent à partir de la plaque de votre moteur actuel, envoyez la photo via la page moteur équivalent selon la plaque ; pour les questions sur la pompe et le circuit, écrivez-nous.