Guide des moteurs de pulvérisation synchrones et à couple élevé du broyeur

Pourquoi les équipements de concassage et de pulvérisation ont besoin de moteurs spécialement conçus

Moteurs synchrones pour concasseurs et les moteurs de pulvérisation à couple élevé existent tous deux pour résoudre le même problème sous-jacent : les moteurs à induction standard luttent contre les charges de choc, les demandes de couple cycliques et les conditions de démarrage que les équipements de concassage et de pulvérisation imposent à un système d'entraînement. Un concasseur à mâchoires ou un broyeur à marteaux ne génère pas une charge constante et prévisible : le couple augmente brusquement à chaque fois qu'un morceau de roche, de minerai ou de matériau se bloque ou se brise sous l'action de concassage, et le moteur doit absorber ce pic sans caler ni se mettre hors ligne.

Les moteurs synchrones sont généralement spécifiés pour les grands concasseurs à service continu — des concasseurs giratoires et à cône dans les opérations minières et d'agrégats — où leur vitesse synchrone fixe et leur capacité à corriger le facteur de puissance offrent de réels gains d'efficacité à grande échelle. Moteurs de pulvérisation à couple élevé, souvent des modèles à induction avec une construction de rotor renforcée , sont choisis pour les broyeurs et les pulvérisateurs où le couple de démarrage et la capacité de surcharge soutenue sous charge cyclique comptent plus que les avantages du facteur de puissance fournis par les moteurs synchrones.

Couple de démarrage : la spécification sous-estimée

Les concasseurs et les pulvérisateurs démarrent fréquemment sous charge – avec des matériaux déjà présents dans la chambre de concassage plutôt que dans une condition de démarrage vide – ce qui nécessite un couple de démarrage nettement plus élevé que celui fourni par un moteur à usage général de même puissance.

Plages de couple de démarrage typiques selon la conception du moteur et leur adéquation aux équipements de concassage.

Spécifier uniquement la puissance, sans vérifier le couple de démarrage par rapport aux exigences réelles de démarrage en charge de l'équipement, est l'une des erreurs de sélection de moteur les plus courantes et les plus coûteuses dans cette catégorie d'équipement : un moteur sous-estimé peut fonctionner correctement lors d'un test à faible charge, mais caler ou se déclencher à plusieurs reprises une fois que le matériau est réellement alimenté par le concasseur.

Pourquoi les moteurs synchrones ont du sens à plus grande échelle

Les moteurs synchrones fonctionnent à une vitesse fixe verrouillée sur la fréquence d'alimentation électrique, plutôt que sur la vitesse dépendante du glissement d'un moteur à induction, ce qui offre deux avantages particulièrement importants sur les grandes installations à service continu :

• Correction du facteur de puissance — un moteur synchrone surexcité peut fournir une puissance réactive de pointe au système électrique de l'usine, compensant ainsi le facteur de puissance en retard provenant d'autres charges à induction et réduisant les pénalités du facteur de puissance du service public
• Efficacité supérieure à grande puissance — les moteurs synchrones maintiennent généralement un rendement plus élevé que les moteurs à induction comparables à des puissances supérieures à environ 1 000 CV, où fonctionnent généralement les grands concasseurs giratoires et à cône

En dessous de cette échelle, le coût et la complexité supplémentaires des systèmes d'excitation à moteur synchrone et des équipements de démarrage l'emportent souvent sur les avantages en termes d'efficacité et de facteur de puissance. C'est pourquoi les applications de concassage et de pulvérisation de petite et moyenne taille utilisent plus souvent des conceptions à induction à couple élevé.

Construction du rotor et du roulement pour une durabilité accrue en cas de charge de choc

Au-delà du couple nominal, la construction mécanique d'un moteur de concasseur ou de pulvérisateur diffère des conceptions à usage général de manière à affecter directement la durée de vie sous des chocs répétés :

1. Les barres de rotor et les bagues d'extrémité renforcées sont conçues pour supporter les contraintes thermiques et mécaniques des démarrages répétés à courant élevé et des pics de couple sans se fissurer ni se desserrer au fil du temps.
2. Les roulements robustes, souvent surdimensionnés par rapport à la puissance nominale du moteur, sont spécifiés pour absorber les chocs radiaux transmis par l'accouplement d'entraînement lors de l'action d'écrasement.
3. La conception robuste de l'arbre et de l'accouplement tient compte des charges de choc de torsion propres aux équipements de concassage, puisqu'un arbre dimensionné uniquement pour un couple en régime permanent peut se fatiguer et se briser sous des charges d'impact répétées bien avant sa durée de vie nominale.

Un moteur conçu pour la puissance et le couple corrects, mais construit selon une norme industrielle générale, plutôt qu'une norme de service de concasseur/pulvérisateur, présente souvent une défaillance prématurée des roulements ou du rotor, spécifiquement parce que la construction mécanique n'a pas été conçue pour les charges de choc en premier lieu.

Questions à confirmer avant de spécifier un moteur

Quelques détails d'application déterminent si un moteur à induction synchrone ou à couple élevé est la bonne solution, et les erreurs au stade de la spécification sont beaucoup plus coûteuses à corriger que de les corriger dès le départ :

• Quelle est la demande réelle de couple de démarrage en charge, selon que l'équipement démarre à vide ou sous charge matérielle ?
• Dans quelle plage de puissance l'installation se situe-t-elle, puisque ce seuil détermine en grande partie si les avantages du moteur synchrone justifient la complexité supplémentaire du système ?
• Quelle méthode de démarrage est disponible sur le site (pleine tension, tension réduite ou démarreur progressif), puisque cela affecte à la fois la sélection du moteur et l'infrastructure électrique nécessaire pour le prendre en charge ?

Répondre à ces questions avec les données de cycle de service du fabricant de l'équipement en main, plutôt que de s'appuyer sur une recherche générique de puissance par moteur, est le moyen le plus fiable d'éviter de sous-spécifier un moteur pour les charges de choc que l'équipement de concassage et de pulvérisation produit réellement.