Électrotechnique en 28 fiches

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Cet ouvrage présente en 28 fiches de 4 à 8 pages, le tronc commun du programme d'électrotechnique des filières BTS Electrotechnique et maintenance industrielle, Conception produit industriel, Mécanique automatismes industriels... Chaque fiche est composée d'un rappel de cours et d'une application. La résolution est appuyée par des conseils méthodologiques.

Publié le : mercredi 28 mai 2008
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EAN13 : 9782100539543
Nombre de pages : 160
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Chaîne motorisée
I
I
Notion de système
1 FICHE
Pour exécuter un certain nombre de tâches (perçage, positionnement, levage, pom-page...) il est nécessaire d’entraîner une charge mécanique en rotation ou en trans-lation. La démarche de conception de la chaîne doit être ascendante. Le point de départ est le « travail mécanique » à réaliser qui se traduit sous forme depoint(s) de fonc-tionnement (statiques ou dynamiques)dans le plan couple/vitesse. De ces contraintes on déduit la motorisation nécessaire, puis les points de fonc-tionnement associés dans le plan tension/courant. Ces derniers permettent de déter-miner l’alimentation électrique appropriée. On aboutit ainsi à la définition d’unsystèmecomportant généralement : – une source d’énergie électrique ; – un convertisseur permettant d’adapter et/ou de moduler l’énergie absorbée ; – un moteur électrique qui convertit l’énergie électrique en énergie mécanique ; – la charge mécanique, comportant ou non un transmetteur mécanique (réducteur, convertisseur rotation-translation...), qui peut être entraînante ou entraînée.
La solution est rarement unique, le choix entre les différentes possibilités devra tenir compte d’arguments techniques mais aussi économiques. Il est indispensable d’affiner le cahier des charges afin d’avoir la connaissance la plus précise possible de la tache à réa-liser et des contraintes associées (variation de vitesse, réversibilité).
I
Point de fonctionnement
Recherche d’un point de fonctionnement mécanique
La loi d’évolution de la vitesse de rotation d’un groupe machine-charge est régie par leprincipe fondamental de la dynamique(PFD). Les couples sont algé-briques.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
F I C H E 1– C h a î n e m o t o r i s é e
5
6
dJ=Cu+C dt 2 J,: moment d’inertie de l’ensemble machine-charge entraînée, en kg m Cu: couple utile disponible sur l’arbre en Nm, C: couple de charge en Nm.
Cette équation est différentielle. Elle traduit le fait que la vitesse de la machine ne peut pas varier instantanément en raison de l’inertie du système.
Conventions de signes
Machine
Quelques exemples de charges
Loi de couple
PuissanceP’=C
Exemples d’applications
C’ = k= cte
P’ = k
Levage, broyeur, pompe à piston ou volumétrique ...
Régime permanent
CCharge
C’ = k
2 P’ = k
Agitateurs, mixeurs.
2 C’ = k
3 P’ = k
Pompes et ventilateurs centrifuges, certains compresseurs
C’ = k/
P’ = k
Enrouleurs, dérouleurs, machines outils, broches...
Le point de fonctionnement en r égime permanent est caractérisé par le fait : – que la vitesse est constante ; – que si elle varie à la suite d ’un événement extérieur, elle revient à sa valeur ini-tiale (stabilité). Algébriquement :– C’C = u Graphiquement : le point est à l’intersection des courbesC() et –C’() u La connaissance du coupleCuet de la vitessepermet ensuite de trouver la valeur des différents paramètres (tension, courant...) d’alimentation de la machine.
Exemple : TGV Sud-Est Ce TGV comporte 12 moteurs à courant continu s érie par rame, un par boggie-moteur. Pour une vitessevde 240 km/h du TGV, la vitesse de rota-tion des moteurs est de 3000 tr/min. Elle est contr ôlée par la tension U. Caractéristiques mécaniques : – de la machine pour U = 600 V (C) et U = 1 200 V (C) 1122 – de la charge pour un palier (sol plat) et une rampe (c ôte).
É l e c t r o t e c h n i q u e e n 2 8 f i c h e s
Palier
Ω 2
n (tr/min) 30 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 On règle la valeur moyenne de la tension dalimentation du moteur à 600 V. Sur un sol plat le point de fonctionnement est à lintersection de la caractéris tique (C) et de celle correspondant à un palier : la vitesse de rotation sétablit 1 àn= 3400 tr/min, celle du TGV àv= 272 km/h. 1 1 Sil aborde une côte, le point de fonctionnement est à lintersection de (C) et 2 de celle correspondant à une rampe : la vitesse de rotation sétablit àn= 2000 2 tr/min, soitv= 160 km/h. 2 Pour maintenir sa vitesse à la valeurvil faut augmenter U. Avec 1200 V on 1 obtientv2304 km/h, cest trop, il faudra adopter un réglage intermédiaire.
1
U=600V
Rampe
Stabilité dun point de fonctionnement C(Nm) C u dΩ J C' (1) dt dΩ (2)J dt
Supposons quà la suite dun évène ment extérieur la machine sécarte de son point de fonctionnement :  si elle y revient à lissue dun régime transitoire, le point de fonctionne ment est stable (1),  dans le cas contraire, il est instable (2).
De manière générale, un point de fonctionnement correspondant à la vitesseΩsera 0 stable si, en ce point, la pente de la caractéristique de la charge entraînée est supérieu-re à celle de la machine (cas 1). Graphiquement cette règle se traduit par le fait que la caractéristique du moteur est au-unod dLeaspshuotsocdoepie nCo(nΩa)utoproisuéredesetsunvadléeliut.rs de vitesse inférieures àΩet au-dessous pour des 0 valeurs supérieures àΩ. © D0
Te m(Nm)
1500
1030 1000
500
0
F I C H E 1h a î n e m o t o r i s é e– C
Ω1
1 Ω(rds )
7
U=1200V
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