Moteur électrique de broyeur à métaux : charge de choc et architecture d'entraînement

Pour choisir le moteur d'un broyeur à métaux, le facteur décisif n'est pas la nature de la matière broyée, mais le chemin par lequel le choc atteint le moteur. Sur un broyeur bi-arbre à basse vitesse, le choc remonte directement vers l'arbre à travers le réducteur ; sur un broyeur à marteaux, le volant absorbe le choc mais allonge le démarrage ; sur une machine à entraînement hydraulique, le moteur ne ressent presque pas le choc. Il faut donc d'abord connaître l'architecture d'entraînement, puis choisir le moteur en fonction d'elle.

Trois architectures d'entraînement, trois charges moteur différentes

Les machines qui broient ferraille, copeaux, profilés aluminium, électroménager ou câbles peuvent sembler similaires de l'extérieur, mais elles abritent des architectures d'entraînement différentes. La charge subie par le moteur change complètement selon cette architecture.

Même pour deux machines de même puissance, décider d'un remplacement de moteur sans savoir quelle architecture chacune utilise est risqué. La plaque de la machine et le schéma d'entraînement sont les premiers documents pour le choix du moteur.

Pointes de couple sur les broyeurs lents à réducteur

Sur un broyeur bi-arbre, les arbres porte-couteaux tournent à quelques dizaines de tours par minute. Le moteur entraîne généralement ces arbres par un réducteur planétaire ou à couple conique hélicoïdal ; certaines machines disposent d'un groupe moteur-réducteur distinct par arbre. Lorsqu'une pièce dure s'engage entre les couteaux, l'arbre ralentit et le couple monte instantanément.

Inversion automatique

La commande de ces machines arrête les arbres lorsque le courant moteur dépasse une certaine valeur, les fait tourner brièvement en sens inverse, puis retente vers l'avant. Chaque changement de sens équivaut à un nouveau démarrage pendant lequel le moteur absorbe un fort courant. Avec une matière qui bourre souvent, on peut atteindre des dizaines d'inversions par heure ; cela détermine l'échauffement du moteur bien plus que sa puissance nominale.

• Indiquez à la commande le nombre estimé d'inversions par heure ; les changements de sens fréquents sont évalués séparément lors du choix du moteur.
• Le changement de sens doit se faire moteur arrêté ; une inversion brutale en rotation impose une forte charge au bobinage et au réducteur.
• Sur les machines équipées d'un variateur de fréquence, l'inversion se fait avec une rampe et le courant est limité. Nos séries triphasées conviennent à la régulation de vitesse par variateur de fréquence ; pour un fonctionnement prolongé à basse vitesse et couple plein, un ventilateur externe peut être nécessaire, et si le câble entre variateur et moteur est long, un filtre dv/dt ou sinus est envisagé.

Éléments de protection mécanique

Pour éloigner les pointes de couple du moteur et du réducteur, la ligne d'entraînement peut comporter un limiteur de couple, un accouplement à goupille de cisaillement ou un coupleur hydrodynamique. Le coupleur hydraulique permet au moteur d'accélérer d'abord à vide et absorbe le choc brutal par glissement. Ces éléments relèvent de la conception du constructeur ; lors du remplacement du moteur, assurez-vous qu'ils sont en place et fonctionnels.

Volant et durée de démarrage sur les broyeurs à marteaux

Sur les broyeurs à marteaux pour métaux, le rotor et ses marteaux forment une masse importante ; la plupart des machines y ajoutent un volant. En service, cette inertie amortit les chocs : le rotor ralentit légèrement à chaque impact et le moteur le réaccélère entre deux impacts. Le moteur supporte ainsi une charge proche de la moyenne plutôt que les pointes.

Le prix se paie au démarrage. Amener un rotor lourd de l'arrêt à pleine vitesse peut prendre longtemps, et le moteur absorbe un fort courant pendant toute cette durée. Chaque moteur a une durée de démarrage admissible et un nombre de démarrages par heure. Si le moment d'inertie du rotor (J) et la durée de démarrage souhaitée sont connus, on peut calculer si le moteur supportera ce démarrage ; demandez ces données au constructeur de la machine et transmettez-les-nous.

• Démarrez machine vide ; n'ouvrez l'alimentation qu'une fois le rotor à pleine vitesse.
• En démarrage étoile-triangle, le faible couple en étoile allonge l'accélération d'un rotor lourd ; la temporisation de commutation est réglée en conséquence.
• Les tentatives de démarrage successives échauffent le moteur ; après un démarrage raté, il faut attendre que le moteur refroidisse.

Choix du moteur sur les machines à entraînement hydraulique

Sur certains broyeurs, les arbres porte-couteaux sont entraînés par des moteurs hydrauliques ; le moteur électrique n'entraîne que la pompe hydraulique. Dans cette architecture, le choc est limité par le limiteur de pression hydraulique, et le moteur tourne le plus souvent à vitesse constante avec une charge fluctuante mais amortie. La puissance du moteur découle du débit et de la pression de service de la pompe ; elle ne se déduit pas du nom de la machine.

Sur ce type de machine, le moteur travaille sur le réservoir de la centrale hydraulique avec une lanterne et un accouplement de pompe. Les formes de montage (B3, B5, B14, B34, B35 et verticales V1/V3/V5/V6/V15) sont proposées selon la carcasse et la taille de bride est confirmée à la commande. Pour une vue d'ensemble des applications hydrauliques, consultez la page des moteurs pour pompes hydrauliques.

Quelle que soit votre architecture d'entraînement, si la puissance et la vitesse du moteur actuel sont connues, consultez les modèles HEM Motor adaptés et les prix actuels.

Carcasse, environnement et vitesse

Les sites de broyage de métaux sont poussiéreux, soumis aux vibrations et souvent semi-ouverts. Dans cet environnement, la carcasse en fonte offre une structure plus rigide face aux chocs et aux vibrations. La protection IP55 vise la poussière et les projections d'eau ; l'entrée du ventilateur du moteur ne doit pas être colmatée par la poussière métallique et les copeaux, et la carcasse doit être nettoyée régulièrement.

Côté vitesse, sur les broyeurs à réducteur, le rapport du réducteur a été calculé pour le nombre de pôles du moteur actuel ; ce nombre est conservé lors du remplacement. Sur un broyeur à marteaux, le rapport des poulies et la vitesse périphérique du rotor sont déterminants ; si la vitesse du moteur change, les poulies doivent être recalculées.

Modèles d'exemple

Voici des modèles de la plage de puissance courante sur les broyeurs à métaux. Tous ont une carcasse fonte, une protection IP55, une isolation classe F et une alimentation 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz.

• 250M-6 : 37 kW, 6 pôles, 985 tr/min, IEC 250M, couple nominal 358,7 Nm. Pour les entraînements à réducteur qui demandent un couple élevé à basse vitesse.
• 280S-4 : 75 kW, 4 pôles, 1486 tr/min, IEC 280S, couple nominal 482 Nm, facteur de service 1,15.
• 315S-4 : 110 kW, 4 pôles, 1488 tr/min, IEC 315S, couple nominal 706 Nm, facteur de service 1,15.

Le facteur de service de 1,15 représente la réserve de puissance de 15 % du moteur ; il est précieux comme marge de sécurité sous charges de choc, mais ne sert pas à choisir le moteur une taille en dessous. Les prix actuels figurent sur les pages produits ; tous les modèles de forte puissance sont listés sur la page des moteurs à carcasse en fonte.

Conclusion et informations nécessaires pour un devis

Sur un broyeur à métaux, le moteur est déterminé autant par l'architecture d'entraînement que par le type de ferraille : pointes de couple et fréquence d'inversion sur les machines à réducteur, durée de démarrage sur les broyeurs à marteaux, puissance de pompe sur les entraînements hydrauliques. Pour un devis, envoyez-nous :

• L'architecture d'entraînement de la machine (à réducteur, courroie et volant ou hydraulique)
• Une photo de la plaque et la forme de montage du moteur actuel
• Le rapport du réducteur ou les diamètres des poulies ; pour un broyeur à marteaux, l'inertie du rotor si elle est connue
• Le mode de démarrage et le nombre d'inversions ou de démarrages par heure

Vous trouverez tous les modèles en vente et les prix actuels sur la page acheter des moteurs électriques. Envoyez la photo de la plaque, la vitesse et les informations de montage de votre moteur actuel via la page d'envoi de plaque signalétique et demandez un devis pour le modèle adapté. Pour des documents complémentaires comme le schéma d'entraînement, utilisez notre page de contact.

Questions fréquentes

Pourquoi le moteur d'un broyeur à métaux s'inverse-t-il si souvent ?

Quand le courant monte, la commande inverse brièvement les arbres pour dégager le bourrage. Chaque inversion équivaut à un nouveau démarrage ; si elle se répète souvent, elle devient le facteur qui détermine l'échauffement du moteur.

Pourquoi le moteur d'un broyeur à marteaux met-il si longtemps à démarrer ?

L'inertie du rotor et du volant est importante ; le moteur met du temps à amener cette masse à pleine vitesse. La durée de démarrage et le nombre de démarrages par heure doivent être évalués avec l'inertie du rotor.

Un moteur ayant un facteur de service de 1,15 peut-il être choisi une taille en dessous ?

Non. La réserve de 15 % est une marge de sécurité sous charges de choc. La puissance du moteur se choisit selon la charge réelle de la machine ; la réserve est un tampon au-dessus de cette puissance.

Comment détermine-t-on la puissance moteur d'un broyeur à entraînement hydraulique ?

Comme le moteur électrique entraîne la pompe hydraulique, la puissance se calcule à partir du débit et de la pression de service de la pompe. Le nom ou la capacité de la machine ne suffisent pas à eux seuls.