ABB souligne les avantages des moteurs à bague collectrice dans les applications minières

Daisy-YueQin Bo, chef de produit, gros moteurs et générateurs, ABB Motion, a récemment expliqué à IMpourquoi les grands moteurs à bague collectrice, d’une puissance nominale allant jusqu’à 8 000 kW, offrent des avantages particuliers pour les applications à forte inertie de charge dans l’industrie minière, telles que les broyeurs, les ventilateurs, les concasseurs et les convoyeurs. Les moteurs à induction à courant alternatif (AC), également connus sous le nom de moteurs asynchrones, sont les bêtes de somme de l’industrie minière. Ces moteurs comprennent deux composants principaux, un stator fixe avec des enroulements qui fonctionnent comme des électroaimants et le rotor qui tourne à l’intérieur du stator. Le courant électrique dans le rotor qui le fait tourner est produit par induction électromagnétique à partir du champ magnétique des enroulements du stator. Cette conception est connue sous le nom de moteur asynchrone car les champs électriques dans le rotor et le stator tournent à des vitesses différentes – ils sont «déphasés» l’un par rapport à l’autre.

«Le couple de démarrage élevé, les capacités de démarrage à forte inertie et le faible courant de démarrage des moteurs à bagues collectrices peuvent aider à minimiser les contraintes mécaniques lors du démarrage d’équipement minier lourd et à augmenter sa durée de vie. Un autre avantage des grands moteurs à bagues collectrices est leur densité de puissance élevée. Cela signifie qu’ils peuvent fournir la puissance requise dans une taille de cadre plus petite. Il faut moins d’espace pour installer le moteur et il est plus facile à soulever et à manipuler sur place, ce qui réduit les coûts d’installation. »

Il existe deux conceptions principales pour les gros moteurs à induction industriels. La principale différence est le rotor, qui peut être une cage d’écureuil ou un type enroulé utilisé avec des bagues collectrices. Le principal avantage des moteurs à induction à cage d’écureuil est qu’ils sont à démarrage automatique, fiables et rentables. Cependant, pour les équipements où un couple de démarrage élevé est essentiel pour surmonter l’inertie initiale, les moteurs à bagues collectrices peuvent offrir plus du double de leur couple normal à pleine charge au démarrage. Une bague collectrice est simplement un dispositif destiné à transmettre de l’énergie électrique, des signaux ou des données entre des parties tournantes et fixes. Il comprend une bague tournante en un matériau conducteur approprié tel que du cuivre, un alliage de cuivre ou de l’acier et des brosses fixes. Dans un moteur à induction à courant alternatif à rotor bobiné, les bagues collectrices ne sont pas utilisées pour transporter du courant électrique. Au lieu de cela, ils sont utilisés pour insérer une résistance accrue dans les enroulements du rotor. Dans un moteur triphasé, trois bagues collectrices sont utilisées – une connectée à chaque phase d’enroulement. Ils sont montés sur l’arbre du moteur, de sorte qu’ils tournent lors de sa rotation. Mais ils sont isolés électriquement de l’arbre.

Les brosses en graphite frottent sur les bagues collectrices lors de leur rotation, maintenant un contact électrique constant. Les brosses elles-mêmes sont connectées à un dispositif qui fournit une résistance accrue, typiquement un rhéostat. Cette résistance est transférée aux enroulements du rotor lorsque le rotor tourne. La raison de vouloir ajouter de la résistance aux enroulements du rotor est que cela permet au moteur de produire un couple beaucoup plus élevé au démarrage, mais avec un courant de démarrage relativement faible qui contribue à augmenter la stabilité du réseau. Les bagues collectrices ne sont nécessaires que pour le démarrage. Lorsque le moteur se rapproche de sa vitesse de fonctionnement habituelle, les bagues collectrices et les balais sont court-circuités et il fonctionne de la même manière que le moteur à induction à cage d’écureuil plus courant.

Les moteurs à bague collectrice sont disponibles avec des brosses à contact permanent ou des engrenages de levage de brosses. Le choix dépendra de l’application spécifique et du régime d’entretien prévu. Les brosses à contact permanent ont un coût initial inférieur. Mais, comme ils restent en contact continu avec les bagues collectrices, les deux composants s’useront avec le temps, nécessitant un entretien et un remplacement. Les engins de levage des brosses sont légèrement plus chers lors de l’achat initial. Cependant, il réduit l’usure des brosses et des bagues collectrices, contribuant à augmenter les intervalles d’entretien, à réduire les coûts d’entretien et à accroître la fiabilité.

Les moteurs à bague collectrice ABB sont disponibles dans des plages de puissance allant de 400 à 8 000 kW dans les tailles de châssis 400 à 630. «Lorsqu’il s’agit d’acheter un moteur à bague collectrice, il est important de s’assurer qu’il a été conçu, fabriqué et testé conformément aux normes CEI ou NEMA et ISO pertinentes. Chez ABB, tous les moteurs sont soumis à un test de routine en usine. Et pour offrir aux clients une confiance totale dans leur sélection, un test de fonctionnement à chaud peut également être réalisé sur demande. »