ABB est partenaire de l’installation de la nouvelle machine à papier kraft naturel frictionné la plus large du monde, dans l’usine de production de pâte kraft et de papier de Gascogne Papier située à Mimizan, en France. L’ensemble des systèmes d’automatisation et d’entraînement seront renouvelés, autour des moteurs à reluctance synchrone nouvelle génération d’ABB.

Le papetier Gascogne Papier souhaite établir de nouvelles références en matière de capacité de production et de séchage économe en énergie, avec la mise en place d’une nouvelle machine à papier, la plus large du monde dans sa catégorie. Il a demandé à ABB de fournir des systèmes de contrôle et des variateurs. La proposition d’ABB s’est tourné vers des moteurs à reluctance synchrone (SynRM) IE5 ultra-premium.

Cette machine à papier sera d’une largeur de bande de 6,8 mètres et d’une vitesse de 1 300 mètres par minute. Elle pourra produire 125 000 tonnes par an de papier d’un grammage compris entre 25 et 120 grammes par mètre carré, établissant ainsi une nouvelle référence industrielle pour le papier kraft naturel frictionné.

Quels avantages à utiliser un moteur à reluctance synchrone ?

Les moteurs à reluctance synchrone (SynRM) IE5 ultra-premium ont la même taille et la même puissance de sortie que les moteurs à induction traditionnels, mais ils permettent de réduire les pertes d’énergie jusqu’à 50%.

Vue 3D de la technologie ABB NP1200, partie du système de contrôle qualité pour les mesures en ligne haute-performance. Image ABB

Cette technologie innovante intègre d’autres avantages, tels que des températures de travail des  roulements plus basses qui entraine une fiabilité et une durée de vie accrues, ainsi qu’une réduction du bruit du moteur. Les moteurs SynRM IE5 peuvent être utilisés dans une large gamme d’applications industrielles exigeantes pour un contrôle précis et un rendement élevé à différentes vitesses.

En quoi un moteur SynRM est-il différent ?

De l’extérieur, un moteur SynRM ressemble beaucoup à un moteur à induction. À l’intérieur, la structure innovante du rotor est très différente, car elle ne comporte aucun enroulement. Il contient des plaques d’acier empilées avec des espaces intermédiaires qui forment une structure légère mais robuste. De plus, le rotor ne contient pas d’aimants ou de terres rares, contrairement à d’autres moteurs synchrones, tels que les moteurs à aimants permanents (PM). L’absence de terres rares a un impact environnemental positif et un potentiel de recyclage bien plus favorable.

La reluctance est un peu l’équivalent de la résistance en électricité mais pour un champ magnétique. La résistance au « passage » du champ.

Un moteur à réluctance variable est donc un moteur électrique dans lequel le couple est produit par la tendance que son rotor a, à se  positionner vers une position où l’inductance de la phase alimentée (le stator) est maximale, c’est-à-dire où la réluctance vue par cette bobine est minimale.

Le stator du moteur SynRM établit donc un flux magnétique tournant piloté à vitesse variable par  variateur de vitesse (VSD). Le rotor va donc « vouloir » rester  aligné avec le flux en rotation ;  il est ainsi tiré en rotation par le champ tournant. Le VSD surveille la position du rotor et le maintient synchronisé avec le champ.

Dans les moteurs à induction conventionnels, de forts courants circulent dans le rotor en raison de la conception de ce rotor à cage d’écureuil et du court-circuit formé par ses bagues d’extrémité. Ces courants représentent environ 40 % des pertes d’énergie du moteur, ce qui entraîne la génération de chaleur supplémentaire. Cet échauffement contribue  en particulier la température importante de fonctionnement des roulements.

En revanche, les rotors SynRM n’ont pas de cages d’écureuil ou d’enroulements pour générer des courants et de la chaleur, de sorte que les pertes d’énergie sont pratiquement nulles. La technologie IE5 SynRM offre des performances comparables à celles des moteurs à aimants permanents, mais sans les coûts environnementaux des aimants en terres rares. En même temps, il offre la maintenance simple d’un moteur à induction.