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Dans un concasseur à axe vertical (VSI), le rotor est entraîné par courroies soit par un seul moteur, soit par deux moteurs placés de part et d'autre du concasseur. Avec un seul moteur, le choix porte sur la vitesse du rotor, le rapport des poulies et la durée de démarrage. Avec deux moteurs, il faut en plus que les deux moteurs se partagent la charge à parts égales ; cela suppose qu'ils soient du même modèle, qu'ils fonctionnent avec la même tension de courroies et qu'ils démarrent et s'arrêtent ensemble.
Qu'est-ce qui fait tourner le rotor d'un concasseur à axe vertical ?
Dans un concasseur à axe vertical, la matière est alimentée par le haut dans un rotor qui tourne à grande vitesse et projetée par la force centrifuge contre les parois de la chambre de concassage ou contre son propre lit de matière. Le concassage se fait par cette vitesse d'impact. C'est pourquoi la vitesse périphérique du rotor est la variable principale qui détermine la forme et la taille du produit.
Le rotor est monté sur un arbre principal vertical qui tourne dans son propre logement de roulements. Les moteurs sont placés horizontalement à côté du bâti et entraînent par courroies trapézoïdales la poulie située sous l'arbre principal. La vitesse du rotor découle de la vitesse du moteur et du rapport des poulies : vitesse du rotor = vitesse du moteur × diamètre de la poulie moteur ÷ diamètre de la poulie de l'arbre principal. Le constructeur indique la vitesse du rotor selon la matière et le type de produit ; elle peut être ajustée dans une certaine plage en changeant de poulies.
Un moteur ou deux moteurs ?
C'est le constructeur du concasseur qui décide de la disposition ; elle est conservée lors du choix d'un moteur de rechange. Connaître la différence entre les deux aide toutefois à comprendre pourquoi les moteurs sont traités différemment.
| Sujet | Entraînement monomoteur | Entraînement bimoteur |
|---|---|---|
| Disposition | Moteur d'un seul côté du concasseur | Moteurs sur deux côtés opposés du concasseur |
| Charge sur le roulement de l'arbre principal | La traction des courroies vient d'une seule direction | Les tractions opposées des courroies s'équilibrent en grande partie |
| Carcasse moteur | Toute la puissance dans une carcasse, carcasse plus grande | Puissance répartie sur deux carcasses, carcasses plus petites |
| Commande | Un démarreur et une protection | Démarrage et arrêt simultanés des deux moteurs, verrouillage mutuel |
| Moteur de rechange | Un seul modèle | Deux moteurs du même modèle ; l'appariement compte si l'un tombe en panne |
Le principal avantage de la disposition bimoteur est que la charge des courroies sur le roulement de l'arbre principal est équilibrée des deux côtés. C'est pourquoi on la rencontre souvent sur les concasseurs à axe vertical de grande capacité.
Comment obtient-on le partage de charge avec deux moteurs ?
Lorsque deux moteurs asynchrones entraînent le même arbre par courroies, la charge prise par chaque moteur dépend de sa propre courbe de glissement. La vitesse de l'arbre est commune ; même un petit écart entre les vitesses nominales des moteurs fait que l'un prend plus de charge que l'autre. Le moteur dont la vitesse nominale est la plus élevée fournit plus de couple à la même vitesse et chauffe davantage.
C'est pourquoi les règles suivantes s'appliquent à un entraînement bimoteur :
- Même modèle : les deux moteurs doivent avoir la même puissance, le même nombre de pôles et le même code de modèle. Associer un moteur d'un autre fabricant ou d'une autre série peut déséquilibrer la répartition même si la puissance de plaque est identique.
- Même diamètre de poulie : les deux poulies moteur doivent avoir le même diamètre. Un petit écart de diamètre s'ajoute à l'écart de glissement.
- Tension de courroies égale : le côté aux courroies détendues patine et laisse sa charge à l'autre moteur. Les jeux de courroies se changent ensemble et la tension se règle de la même manière des deux côtés.
- Surveillance par le courant : à la mise en service et lors de la maintenance périodique, on mesure et compare le courant des deux moteurs en charge. Un écart net signale un problème de courroie ou de poulie.
Quand un moteur tombe en panne
Si un moteur d'un concasseur bimoteur tombe en panne, le nouveau moteur doit correspondre à l'ancien. Si la vitesse nominale du nouveau moteur diffère de celle du moteur restant, le partage de charge peut être perturbé. C'est pourquoi certains exploitants renouvellent les deux moteurs ensemble ou gardent deux rechanges du même modèle. Le choix se fait en évaluant ensemble l'âge des moteurs, l'état des bobinages et les valeurs de plaque.
Démarrage et commande
Le rotor d'un concasseur à axe vertical est lourd et tourne vite ; même à vide, vaincre son inertie prend du temps. Le démarrage est plus long que pour un ventilateur de même puissance, et le courant reste élevé pendant ce temps. La protection thermique doit être choisie pour ce démarrage long ; sinon elle peut déclencher pendant le démarrage.
Dans une disposition bimoteur, la commande a des tâches supplémentaires :
- Les deux moteurs doivent démarrer en même temps. Si l'un démarre avant l'autre, il essaie d'accélérer seul le rotor et se trouve surchargé.
- Lorsque la protection d'un moteur déclenche, l'autre moteur doit aussi être arrêté. Continuer à faire tourner un concasseur chargé avec un seul moteur surcharge celui qui reste.
- Chaque moteur doit avoir sa propre protection thermique ; brancher les deux moteurs derrière un seul organe de protection peut masquer la surcharge de l'un d'eux.
Comme méthode de démarrage, on peut utiliser l'étoile-triangle, un démarreur progressif ou un variateur de fréquence. Pour l'étoile-triangle sur réseau 400 V, la plaque du moteur doit indiquer 400/690 V (Δ/Y). Pour le fonctionnement sur variateur, nos séries triphasées conviennent à la régulation de vitesse par variateur de fréquence ; en fonctionnement prolongé à basse vitesse et à plein couple, une ventilation forcée peut être nécessaire et, si le câble entre le variateur et le moteur est long, un filtre dv/dt ou sinus est envisagé ; ces conditions sont précisées à la commande. Si les deux moteurs sont alimentés par un seul variateur, une protection thermique séparée pour chaque moteur reste nécessaire.
