By
Chaque usine de câbles, ligne de tréfilage et station d'enroulement est confrontée aux mêmes problèmes récurrents : coûts énergétiques élevés, entretien constant des réducteurs, niveaux sonores excessifs, moteurs surchauffés même à très basse vitesse et une lutte permanente pour l'espace au sol. Ce sont des problèmes classiques de moteurs dans l'industrie du câble. Si vous travaillez dans ce secteur, rien de tout cela ne vous surprendra. Ce qui a changé, c'est que vous avez désormais accès à… moteurs synchrones à aimants permanents (PMSM) conçus pour entraîner la charge directement à la vitesse de travail, avec un couple très élevé même à un nombre de tours par minute inférieur à 10, au lieu de forcer un moteur à induction à grande vitesse à travers une boîte de vitesses.
Lorsque votre cabestan ou tambour tourne lentement tout en maintenant une charge importante, le système d'entraînement peut consommer énormément d'énergie. Dans les anciennes machines à câbles, on trouve généralement un moteur à induction standard tournant rapidement, suivi d'un réducteur pour ralentir la vitesse. Le réducteur dissipe une partie de l'énergie absorbée sous forme de chaleur par frottement et cisaillement de l'huile. Le moteur à induction lui-même gaspille également de l'énergie par glissement du rotor.
Un moteur asynchrone classique fonctionne généralement à un régime élevé. Pour obtenir une faible force de traction, on réduit sa vitesse par un engrenage. Chaque étage mécanique de ce système engendre des pertes et de la chaleur, ce qui se traduit par une augmentation de la consommation d'énergie sur votre facture d'électricité.
Un moteur à couple élevé et à basse vitesse destiné à l'alimentation de câbles est différent. Un moteur synchrone à aimant permanent utilise un rotor doté d'aimants permanents, ce qui élimine le glissement et réduit considérablement les pertes de chaleur au niveau du rotor.
Conçue pour un entraînement direct, cette unité fonctionne déjà à sa vitesse de production. Dans de nombreux cas, le réducteur peut être supprimé, éliminant ainsi les pertes d'énergie et permettant de maintenir un rendement d'environ 90 % avec un facteur de puissance proche de 1.0, même à charge réduite.
En clair : moins d'électricité consommée pour déplacer la même tonne de produit.
Le gaspillage d'énergie n'est que le premier problème. Le second, ce sont les temps d'arrêt. Si vous utilisez encore une configuration moteur-réducteur, vous le savez déjà. Il faut s'arrêter non seulement pour les vidanges d'huile et les contrôles d'étanchéité, mais aussi pour les problèmes liés aux vibrations, à l'usure des engrenages et des roulements, aux fuites et aux décalages d'alignement. Cela représente beaucoup de travail manuel pour un appareil censé « simplement faire tourner le tambour ».
Les réducteurs de vitesse sont soumis à rude épreuve : vitesse d'entrée élevée, couple constant, chaleur. Avec le temps, du jeu apparaît, le bruit augmente et l'huile se salit. On finit par prévoir des arrêts de production le week-end pour les révisions et on considère cela comme normal.
A PMSM à entraînement direct Pour les machines à câbles, l'entraînement du tambour ou de l'enrouleur est direct, éliminant ainsi le réducteur. Moins de joints rotatifs et moins de roulements signifient moins de risques de fuite. Avec moins de vibrations et de contraintes mécaniques, le système a tendance à fonctionner plus longtemps entre les interventions de maintenance, et de nombreux utilisateurs le considèrent comme quasiment sans entretien côté entraînement.
Cela permet d'économiser des heures supplémentaires, certes, mais aussi des périodes de production perdues.
Les équipements traditionnels de tréfilage des métaux utilisés dans l'industrie du câble présentent souvent des configurations complexes avec de multiples composants tels que des moteurs à grande vitesse, des boîtes de vitesses, des accouplements et des réducteurs, ce qui entraîne des installations complexes, des taux de défaillance plus élevés et des difficultés d'intégration dans les machines existantes.
La plupart des systèmes anciens reposent sur une chaîne d'éléments mécaniques pour atteindre la vitesse et le couple nécessaires, ce qui donne une conception complexe augmentant les points de défaillance potentiels, nécessitant davantage d'expertise pour la configuration et compliquant les mises à niveau ou les réparations.
Un moteur synchrone à aimant permanent à entraînement direct, tel que le PMSM à couple élevé et basse vitesse utilisé pour les machines à tréfiler, élimine le besoin de réducteurs et de composants de transmission supplémentaires. Ceci simplifie la structure globale, améliore le rendement de la transmission, supprime les pertes inhérentes aux opérations de tréfilage et permet un gain de place lors de l'installation du moteur, tout en optimisant son rendement global. En rationalisant la conception et le processus de la structure de puissance, il réduit la complexité, facilitant ainsi l'installation, l'intégration et l'exploitation du système dans les applications de câblage telles que les lignes de tréfilage.
L'enroulement et le débrayage nécessitent souvent une traction très lente et régulière. C'est précisément là que les transmissions classiques à induction et boîte de vitesses peuvent devenir instables et chauffer excessivement. On observe une montée en température du carter, une légère variation de tension au lieu d'une tension constante, et des marques d'usure.
Les moteurs à induction fonctionnant à très basse vitesse de rotation efficace sont intrinsèquement sensibles. Ils nécessitent un réducteur pour réduire leur régime, or ce dernier génère des frottements. Cette combinaison peut engendrer des pulsations de couple au lieu d'une traction hydraulique continue. Ces pulsations se traduisent par des ondulations dans la tension du produit.
Un moteur synchrone à aimant permanent est synchrone. Le rotor suit le champ magnétique du stator, ce qui permet d'obtenir un couple régulier même à très basse vitesse.
Étant donné que de nombreux moteurs PMSM de ce secteur sont multipolaires, leur vitesse nominale peut se situer dans la plage des quelques tours par minute tout en fournissant un couple de production.
Cette traction lente et puissante, sans à-coups, est l'une des raisons pour lesquelles de nombreuses usines privilégient désormais un moteur à couple élevé et à basse vitesse pour les applications de câblage sur le terrain, plutôt que d'essayer de forcer une nouvelle révision avec l'ancien réducteur.
De nombreux ateliers de câblage manquent d'espace au sol. Les supports les plus anciens sont installés près des murs. Les allées sont déjà étroites. Déposer un long moteur, un accouplement, un réducteur et un frein peut s'avérer physiquement pénible.
La réduction mécanique prend de la place. On empile les appareils en ligne, et chacun nécessite un dégagement pour la maintenance. Au fil des ans, ces piles deviennent envahissantes.
A PMSM à entraînement direct Il se positionne là où le tambour a besoin de couple. Pas de carter de boîte de vitesses long. Pas de carter d'accouplement supplémentaire. L'ensemble de la transmission est plus court et plus accessible.
À titre de référence, un moteur PMSM typique à faible vitesse et couple élevé, utilisé dans les machines à câbles, est doté d'un système d'entraînement direct : le moteur est directement couplé au tambour ou à la charge, sans réducteur intermédiaire. Cette conception garantit un contrôle précis du couple, un rendement élevé et une maintenance minimale. Contrairement aux systèmes traditionnels, cette configuration simplifiée améliore les performances et la fiabilité tout en réduisant l'encombrement et la complexité de l'installation.
Moteur Cie., Ltd de Qingdao Enneng. L'entreprise se spécialise dans les moteurs synchrones à aimants permanents destinés aux applications industrielles exigeantes, telles que les machines à tréfiler, les convoyeurs à bande, les systèmes PCP pour l'industrie pétrolière, les équipements pour pneumatiques et les systèmes d'aération. Son catalogue comprend des moteurs à aimants permanents à entraînement direct et sans engrenage, offrant un couple élevé à très basse vitesse de base, souvent de l'ordre de quelques tours par minute, sans nécessiter de réducteur. Ces moteurs synchrones à aimants permanents, à basse vitesse et couple élevé, sont déjà utilisés dans les lignes de tréfilage, de convoyage à bande et de production en continu ; il s'agit d'équipements de production standard, et non de prototypes.
Les avantages constatés incluent une forte traction au démarrage, un fonctionnement plus silencieux, moins de vibrations et une réduction des heures d'arrêt pour le fonctionnement du réducteur.
L'entreprise fournit des armoires d'entraînement adaptées pour faire fonctionner le PMSM avec un couple stable et un facteur de puissance proche de l'unité, souvent dans la plage d'efficacité de 90 % sur une large plage de charge.
Pour les entreprises qui préfèrent les chiffres aux promesses, un contact direct est possible pour le dimensionnement, la planification de la rénovation et l'analyse des économies d'énergie.
Q1 : Pourquoi les problèmes de moteurs sont-ils si fréquents dans l'industrie du câble ?
A: La plupart des lignes de production anciennes utilisent encore un moteur à induction rapide associé à un réducteur. L'engrènement, la chaleur, les pertes par glissement, la lubrification et les vibrations s'accumulent, ce qui fait grimper les coûts et les temps d'arrêt avec le temps.
Q2 : Quel est le principal avantage d'un moteur à faible vitesse et à couple élevé pour les travaux sur le terrain avec des câbles ?
A : Un moteur synchrone multipolaire à aimant permanent peut fournir un couple élevé à un régime de rotation très faible sans réducteur. Cela réduit les pertes d'énergie, simplifie l'agencement et assure une traction constante sur le produit.
Q3 : Comment réduire le bruit dans l'atelier et comment diminuer concrètement le bruit des moteurs sur les lignes de production de câbles ?
A : La principale source de bruit est souvent la boîte de vitesses. La supprimer et entraîner la charge directement avec un moteur PMSM élimine le sifflement des engrenages et réduit les vibrations au poste de conduite.
Q4 : Pourquoi un moteur PMSM à entraînement direct pour machines à câbles contribue-t-il à améliorer la disponibilité ?
A : Vous perdez le réducteur, donc l'un des éléments les plus sujets aux pannes sur le banc d'essai. Moins de pièces en rotation signifie moins de fuites, moins de problèmes de roulements et moins d'arrêts d'urgence pour maintenance.
Q5 : S’agit-il uniquement d’économiser de l’électricité ?
A: L'énergie compte, certes, mais le véritable atout réside dans la stabilité. Un couple élevé à bas régime, une tension plus régulière, moins de rebuts et des transmissions plus courtes. Ces gains se traduisent par une meilleure qualité des produits et moins d'appels de clients mécontents le week-end.
