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Dans les usines de tréfilage, un choix fondamental s'impose : conserver un moteur à induction et un réducteur, ou opter pour un moteur synchrone à aimant permanent (MSAP) à entraînement direct. Ce choix a un impact direct sur votre facture énergétique, les temps d'arrêt, l'encombrement et même le niveau sonore en atelier. Les systèmes d'entraînement à aimant permanent sont conçus pour les applications de production intensive, lentes et à couple élevé, telles que le tréfilage, les convoyeurs et autres lignes de production en continu.
Il ne s'agit pas de petits servomoteurs. Il s'agit de faible vitesse avec un couple stable et un contrôle précis de la tension. Un moteur PMSM multipolaire peut fournir un couple de sortie élevé à un régime moteur très bas sans nécessiter de réducteur. Pour ceux qui comparent transmission directe ou boîte de vitesses et lorsqu'il s'agit de choisir le meilleur moteur pour une machine à tréfiler, ce point est important.
Un moteur synchrone à aimants permanents à entraînement direct est couplé directement à la charge, sans passer par un multiplicateur. Il est conçu pour fonctionner à la vitesse du processus, et non à un régime élevé.
Le rotor d'un moteur synchrone à aimants permanents (PMSM) est équipé d'aimants permanents, assurant ainsi un champ magnétique constant. Contrairement aux moteurs à induction, il n'y a pas de gaspillage d'énergie lié à l'induction d'un courant rotorique. Le champ tournant du stator et celui du rotor restent synchronisés, ce qui permet au moteur de maintenir un couple et un rendement constants sur une large plage de charges. Un couple de démarrage élevé est disponible pour les démarrages difficiles, notamment sous forte masse ou tension de la bobine, conditions typiques du tréfilage.
En choisissant un rotor comportant de nombreux pôles, le concepteur abaisse la vitesse de base et augmente le couple. La vitesse nominale peut se situer dans la plage des quelques tours par minute, ce qui vous permet d'obtenir un Moteur PMSM à couple élevé et basse vitesse pour l'industrie du câble service sans ajouter de réducteur.
La plupart des lignes traditionnelles utilisent un moteur à induction rapide associé à un réducteur. Le moteur tourne à grande vitesse, le réducteur diminue la vitesse et le tambour ou le cabestan reçoit un couple utile.
L'ensemble se présente généralement comme suit : moteur asynchrone, accouplement, réducteur, puis tambour mené. Il est courant et facile à trouver, mais long, bruyant et sensible à l'alignement. L'engrènement et le glissement des engrenages entraînent des pertes d'énergie. La chaleur et les vibrations sont inévitables.
Usure des engrenages et des roulements, fuites d'huile, contrôle des joints et de l'alignement : ces opérations font partie intégrante d'une chaîne de production de boîtes de vitesses. Le réducteur génère également des vibrations dans le châssis, augmentant le bruit et pouvant parfois laisser des marques sur le produit. Par conséquent, les arrêts de production le week-end sont obligatoires et planifiés.
On ne remplace pas un système d'entraînement par plaisir. On le fait pour réduire le coût par tonne et maintenir une production stable.
Les systèmes PMSM évitent les pertes par induction rotorique et conservent un rendement très élevé, souvent de l'ordre de 93 à 97 %, avec un facteur de puissance proche de 0.99. Ce rendement est maintenu sur une plage de charge allant d'environ 20 à 120 % de la charge nominale. Un moteur à induction associé à un réducteur subit des pertes de puissance dues au glissement du rotor, au courant d'appel et à l'engrènement. Cette puissance absorbée, gaspillée, se traduit par une augmentation de votre facture d'électricité (kWh).
La transmission directe supprime le réducteur, la pièce la plus sujette aux révisions. Avec moins d'accouplements et de roulements, on élimine la principale source de fuites d'huile et de vibrations. Les usines constatent un fonctionnement plus silencieux et une maintenance courante réduite. Une ligne de transmission par boîte de vitesses reste familière, mais exige une intervention rapide et des coûts importants liés à la lubrification et aux révisions.
La plupart des bruits parasites près d'un poste de travail proviennent du réducteur. En retirant ce dernier, les vibrations diminuent, ce qui réduit le bruit au niveau du poste de conduite. C'est un avantage souvent sous-estimé, notamment pour les équipes de nuit ou dans les bâtiments anciens.
La transmission directe est compacte car elle élimine l'alignement du moteur, de l'accouplement et du carter de boîte de vitesses. On gagne de la place au sol et l'accès au support est facilité. C'est un avantage non négligeable lors des rénovations où l'espace est déjà restreint.
Grâce à la synchronisation parfaite entre le rotor du moteur PMSM et le champ magnétique du stator, le contrôle de la vitesse et du couple est très précis à basse vitesse. Ceci contribue à un meilleur contrôle de la tension, à un état de surface optimal et à une qualité d'emboutissage constante.
Si vous recherchez le meilleur moteur pour le tréfilage, ce niveau de contrôle à basse vitesse est généralement le facteur décisif.
Un variateur à boîte de vitesses peut encore constituer une solution rapide si vous devez simplement maintenir un châssis ancien en état de marche ce trimestre avec un minimum de modifications. Parfois, la géométrie du support d'origine rend l'installation d'un moteur PMSM plus complexe sans usinage de la plaque de base. Il arrive aussi que l'équipe locale souhaite uniquement conserver le même châssis de base. Dans ce cas, le choix ne porte pas sur les performances, mais sur la survie à court terme.
Le coût de l'énergie et le coût des temps d'arrêt sont les principaux éléments de l'analyse de rentabilité. Vous pouvez obtenir rapidement une première réponse.
Collectez les données suivantes : nombre d’heures de fonctionnement annuelles, charge moyenne, prix local de l’électricité, coûts d’entretien du réducteur et données de rendement de votre variateur actuel par rapport à un variateur PMSM à entraînement direct. Les variateurs PMSM affichent souvent un rendement de plus de 90 % et un facteur de puissance proche de l’unité, même à charge nominale.
Calculez les économies annuelles en kWh et soustrayez les dépenses d'entretien habituelles d'un réducteur. Divisez le coût de la mise à niveau par ces économies annuelles pour obtenir le délai de retour sur investissement. Si ce délai est plus court que la révision du réducteur que vous aviez déjà prévue, l'approbation est généralement facile. À ce stade, de nombreuses usines envisagent une conversion directe plutôt qu'une conversion par réducteur, en se basant sur un véritable moteur PMSM à couple élevé et basse vitesse, conçu pour les applications dans l'industrie du câble, fonctionnant à un régime inférieur à 10 tr/min et offrant un couple stable sans réducteur. Vous pouvez consulter une configuration typique ici : Entraînement direct ou réducteur : choix d’une mise à niveau pour une ligne à câbles.
Avant de modifier le matériel, vérifiez la compatibilité et les commandes pour un démarrage sans problème.
Vérifiez le diamètre de l'arbre, le type de bride, la hauteur de la base et la façon dont le moteur supportera la charge une fois le réducteur retiré. Le moteur se trouve désormais à l'emplacement de l'ancien réducteur ; le montage est donc important.
Ce type de moteur PMSM fonctionne avec son armoire de commande dédiée. Cette armoire contrôle la rampe de montée en régime, la limite de couple et la stabilité à basse vitesse. Il est essentiel de faire optimiser la boucle de régulation en fonction de la tension de traction, plutôt que de conserver les valeurs par défaut. Les plateformes PMSM offrent une réponse rapide, ce qui, une fois optimisées, garantit une excellente qualité de surface.
Une méthode simple consiste à convertir d'abord un banc d'essai. Conservez l'ancien banc d'essai de boîtes de vitesses à côté comme référence. Vous obtiendrez ainsi des données de production réelles plutôt que de la théorie.
Moteur Cie., Ltd de Qingdao Enneng. Nous fournissons des moteurs synchrones à aimants permanents pour applications industrielles lourdes. Notre gamme comprend des solutions à entraînement direct et sans engrenages pour des applications telles que les machines à tréfiler, les convoyeurs à bande, les systèmes PCP pour champs pétrolifères, les équipements pour pneumatiques et l'aération des stations d'épuration. Grâce à leurs rotors multipolaires, ces moteurs délivrent un couple élevé à très basse vitesse, permettant ainsi de descendre à quelques tours par minute sans réducteur. Leur rendement typique est d'environ 90 % et leur facteur de puissance proche de 1.0, même en cas de charge instable. La réduction du nombre de pièces mécaniques se traduit également par des coûts de maintenance réduits, puisqu'il n'est pas nécessaire de remplacer un réducteur. Nous proposons également des armoires de commande et des services d'intégration pour une mise en service progressive du couple à entraînement direct, sans perte de stabilité de processus.
Si vous prévoyez une rénovation, vous pouvez contacter l'équipe via la page de contact.
Q1 : La transmission directe est-elle toujours le meilleur choix dans une comparaison entre transmission directe et boîte de vitesses pour la production de câbles ?
A : L'entraînement direct par moteur synchrone à aimant permanent offre un couple élevé à bas régime, un rendement élevé, un fonctionnement plus silencieux et un entretien réduit grâce à la suppression du réducteur. C'est le choix le plus judicieux pour la plupart des lignes de dessin et d'enroulement. La boîte de vitesses reste une option pour les projets à petit budget sans modifications.
Q2 : Qu'est-ce qui fait d'un PMSM le meilleur moteur pour une machine à tréfiler ?
A : Un moteur PMSM peut maintenir un couple élevé à bas régime, démarrer sous forte charge sans difficulté et conserver un rendement d'environ 90 % sur une large plage de charges. Cela contribue à un meilleur contrôle de la tension et à une meilleure finition de surface.
Q3 : Comment la transmission directe contribue-t-elle à réduire le bruit et les vibrations ?
A : La plupart des bruits de fond près du support proviennent du réducteur. En le retirant, les vibrations diminuent. Moins de vibrations signifient moins de dB pour les opérateurs et moins de risques de marques sur le produit.
Q4 : Un moteur PMSM à couple élevé et à basse vitesse destiné à l’industrie du câble peut-il fonctionner dans des espaces restreints ?
R : Oui. Les systèmes PMSM à entraînement direct sont compacts car ils ne nécessitent pas l'alignement du moteur, de l'accouplement et d'un réducteur volumineux. Cela permet de gagner de la place dans les allées des usines à forte densité de production.
Q5 : À quelle vitesse pouvez-vous constater un retour sur investissement ?
A : Le retour sur investissement dépend du prix de l'électricité et du coût des temps d'arrêt. Lorsque les économies annuelles en kWh et les coûts évités de reconstruction de la boîte de vitesses correspondent à la période de révision prévue, les centrales procèdent généralement à la révision.
