Actionneurs Regulation
Actionneurs Regulation
Actionneurs Regulation
Conception et rdaction
Ing. Formateur : Mohamed BOUASSIDA
mohamedbouacida@yahoo.fr
Version 2010
Page 0 sur 97
mohamedbouacida@yahoo.fr
Corps
Coiffe ou bonnet
Voie ou passage
Porte ou sige
Axe ou tige
par la taille : Depuis le simple petit robinet jusqu' la trs grosse vanne de
rgulation du dbit d'arrive d'eau dans une centrale hydrolectrique. On parle alors
de son Diamtre Nominal DN et de sa Pression Nominale PN (=1/2 Pression
maximale)
% =
Exemple de calcul :
100
%:
%:
Et %
100
% =
45 0
100 = 50%
90 0
Principe de commande
Ouverture = 0% (0)
Dbit = 0%
une
vanne
qui
vhicule
un
dbit
sinus
langle
de
commande
u%
100%
100%
qui
vhicule
un
dbit
Ouverture = 0% (0)
Dbit = 0%
u%
100%
= [1 ( )]
2
Qv%
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 5 sur 96
Principe de commande
Ouverture = 0% (0 mm)
Dbit = 0%
Caractristique
u%
100%
Qv
%
100%
50%
Cest une vanne qui vhicule un dbit logarithmique selon la distance de commande x :
= log (
Ouverture = 0% (0 mm)
Dbit = 0%
u%
+ 1)
100%
50%
Qv
%
100%
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 7 sur 96
[ )
(
1]
u%
100%
50%
Qv
%
100%
Cest une vanne qui vhicule un dbit logarithmique selon la distance de commande x
comme pour le cas de la vanne piston mais des caractristiques plus accentues :
%
= log (
+ 1)
100
u%
100%
50%
Qv
%
100%
Cest une vanne qui vhicule un dbit logarithmique selon la distance de commande x
comme pour le cas de la vanne sphrique mais des caractristiques rapides en commande :
= log (
+ 1)
u%
100%
50%
Qv
%
100%
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 10 sur 96
Cest une vanne qui vhicule un dbit logarithmique selon la distance de commande x
comme pour le cas de la vanne sphrique mais des caractristiques plus accentues :
= log (
u%
100%
%
+ 1)
100
100%
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 11 sur 96
Rappel :
Il a t tabli que la loi liant le dbit volumique Qv la section de passage Sp et la
chute de pression P de lamont laval dun fluide () est la suivante :
Ainsi, le coefficient de profil interne K explique les diffrences de capacits entre deux
corps de vannes de types diffrents et de Sp identiques. Nous voyons donc que la capacit
elle seule ne permet pas de comparer les possibilits de dbit des corps de vanne.
CV du corps de vanne :
Le coefficient de dbit Cv utilis pour la premire fois par MASONEILAN en 1944, est
devenu l'talon universel de mesure du dbit de fluide qui s'coule dans une vanne.
Ce coefficient est employ dans les calculs qui conduisent au dimensionnement des
vannes ou la dtermination des dbits qui les traversent.
Par dfinition, le coefficient CV est le nombre de gallons (U.S) d'eau 15C,
traversant en une minute une restriction lorsque la chute de pression au passage de cette
restriction est de 1 Psi. On a :
P en Psi ( 0,069\ bar)
d : densit (par rapport l'eau)
QV : en US gallon/min (3,785 l/min)
KV du corps de vanne :
En unit du systme internationale on peut crire :
P en bar
d : densit du fluide (Sans unit)
QV en m 3/h
On dmontre que :
= .
Cas des liquides visqueux, coulement laminaire
On obtient un coulement laminaire au lieu de l'coulement turbulent habituel
quand la viscosit du liquide est leve ou lorsque la chute de pression est petite.
Pour dimensionner la vanne, il faut calculer le coefficient de dbit CV en coulement
turbulent puis en coulement laminaire et utiliser la valeur obtenue la plus grande.
CV en coulement laminaire :
= , (
( )
: Temprature du gaz en K.
Calcul de Cv
= + + +
Et
= = = =
= + + +
= + + +
1
1
1
1
(
) = ( ) + ( ) + + (
)
d : Diamtre de la vanne en mm
D : Diamtre de la tuyauterie en mm
: Facteur de correction de dbit en coulement non critique pour installation
convergentdivergent avec angle au sommet du convergent suprieur 40
= 1 1,5 1
0,046
= 1 1
0,046
diminution
de
la
pression
Cavitation
Lorsque la pression statique dans la veine fluide
dcrot et atteint la valeur de la tension de vapeur du
liquide la temprature d'coulement, le phnomne de
cavitation apparat (formation de petites bulles de vapeur
au sein du liquide, Courbe n2).
Quand la pression statique s'accrot nouveau (diminution de la vitesse par
largissement de la veine fluide), les bulles de vapeur se condensent et implosent, ce
phnomne de cavitation prsente les inconvnients suivants :
Bruit, d'un niveau sonore inacceptable, trs caractristique car semblable
celui que provoqueraient des cailloux circulant dans la tuyauterie
Vibrations des frquences leves ayant pour effet de desserrer toute la
boulonnerie de la vanne et de ses accessoires
Destruction rapide du clapet, du sige, du corps, par enlvement de particules
mtalliques. Les surfaces soumises la cavitation prsentent une surface
granuleuse
Vaporisation
Si la pression statique en aval de la vanne est faible (forte perte de charge dans la
vanne), le processus d'implosion des bulles gazeuses ne se produit pas : cellesci restent
prsentes dans la veine fluide, d'o le phnomne de vaporisation (Courbe n3).
Ce phnomne de vaporisation prsente les inconvnients suivants :
Bruit, d'un niveau sonore moindre que celui provoqu par la cavitation.
Dommages mcaniques sur le clapet, le sige et le corps, par passage grande
vitesse d'un mlange gaz liquide.
Les surfaces exposes ce phnomne prsentent des cavits d'un aspect poli.
Rgime critique.
Consquences pratiques
Pour viter le bruit et la destruction rapide de la vanne, on doit calculer et choisir
une vanne de rgulation ne prsentant pas de phnomne de cavitation. Tout au plus peut
on accepter une cavitation naissante ?
De mme, une vanne prsentant un phnomne de vaporisation ne doit pas tre
employe.
La chute de pression maximum utilisable pour l'accroissement du dbit (PC) et en
particulier les conditions de pression pour lesquelles une vanne sera compltement
soumise la cavitation peuvent tre dfinie grce au facteur FL, de la faon suivante :
=
P1 : Pression en amont de la vanne ;
Pour les applications o aucune trace de cavitation ne peut tre tolre, il faut
utiliser un nouveau facteur KC au lieu de la valeur de FL.
Ce mme facteur KC sera utilis si la vanne est place entre un convergent et un
divergent.
Pour trouver la chute de pression correspondant au dbut de cavitation, utiliser la
formule suivante :
=
Des solutions techniques doivent donc tre trouves pour viter cavitation et
vaporisation dans les vannes de rgulation. Si l'on se rfre aux relations prcdentes, il
suffit, pour viter la cavitation, de ramener la chute de pression dans la vanne une valeur
infrieure PC
On peut donc :
Augmenter la pression en amont et en aval en choisissant pour la vanne une
position qui se trouve un niveau bas dans l'installation : ceci augmente la pression
statique
Slectionner un type de vanne ayant un facteur FL plus important
Changer la direction du fluide, le facteur FL d'une vanne d'angle utilise avec
coulement tendant ouvrir au lieu de tendant fermer passe de 0,48 0,9 ce qui
signifie que la chute de pression peut tre au moins triple.
Installer deux vannes semblables, en srie, et l'on calculera le facteur FL total des
deux vannes de la faon suivante : FL q = FL d'une vanne.
Servomote ur
Le servomoteur est l'organe permettant d'actionner la tige de clapet de la vanne.
L'effort dvelopp par le servomoteur deux buts :
Lutter contre la pression agissant sur le clapet par le fluide
Assurer l'tanchit de la vanne, et le pourcentage douverture
Servomote ur pneumatique
Dfinition :
Gnralement le servo est un prsactionneur divis en deux parties :
Exemple : Huile et air : Servofrein, Courant alternatif et Courant continu : Servo drive,
pression basse et pression haute : Servo moteur pneumatique.
Donc le servo moteur pneumatique agit sur la tige dune vanne en translation de faible
distance mme pour les grands diamtres, alors on doit doubler le nombre des siges et de
organes dobstacle.
Echappement
Principe de dplacement :
Ressort
Membrane
Pression de commande
3 15 Psi normalise
Tige de la vanne
caoutchouc
ou
polymre
se
dforme
Effort de motricit
Cest la force exerce par le servo moteur pneumatique sur la tige pour convaincre les
ressorts de rappel seulement, en respectant les units nous pouvons crire :
: ][
: [ ]
: [ ]
: []
Exemple de calcul :
100% de commande
Conditions dquilibre :
0,1 31416
320
9,81
Pression de
commande
Pourcentage de
commande
Force de motricit
Dplacement de la tige
0 bar
Pas de signal
0 Kg
Bloque
0,2 bar
0%
64 Kg
0 mm
0,4 bar
25%
128 Kg
1,5 mm
0,6 bar
50%
192 Kg
3,0 mm
0,8 bar
75%
256 Kg
4,5 mm
1,0 bar
100%
320 Kg
6,0 mm
Mme quand le servo ne reoit pas de signal, les ressorts exercent une force de
fermeture (pour vanne NC), et la tige reste bloque vers le bas.
A la pression 200 mbar qui dsigne 0% de commande douverture, la tige se dbloque vers
le haut, mais la vanne ne souvre pas, alors on parle de la position de dcollage, et la vanne
est prte au micromtre prs de se soulever pour vhiculer le fluide selon le pourcentage
de commande.
le
(Normally
cas
dune
vanne
NC
Closed)
la
pression
de
DSERVO
FRESSORTS
dVALVE
FFLUIDE
= Et puisque = et =
= =
alors :
Exemple de calcul : = 16 = 25
Alors Pression maximale de pique 2XPN = 32 bars et DVALVE < 0,9 DN 22,5 mm
32
22,5 = 285
0,2
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 28 sur 96
Servomoteur membrane
Positionneur
Vanne
Servomote ur ELECTRIQ UE
Dfinition :
Le servomoteur lectrique est bas sur
le principe dun moteur courant continu,
aliment par une carte lectronique de
pilotage
de
courant
et
tension
pour
convaincre
les
forces
Effort de motricit :
Cest le couple exerc par le servomoteur lectrique suite la rotation du moteur en
liaison avec un rducteur mcanique mcanisme de renvoi dangle irrversible.
La puissance utile du moteur lectrique :
= =
; :
: 85%
Exemple de calcul :
: ] [
: [ / ]
: [ / ]] [
Exemple de calcul : PN=200 Psi et DN=1"
0,933
Rapport i
Moteur
1 ; CM
Rducteur
2 ; C2
= Avec : 75%
Et = Donc
Le couple du servomoteur qui nest dautre que C2 peut scrire de la faon suivante :
=
=
Par ailleurs
=
l'gard dun couple on peut toujours dterminer la force en N quil peut engager sur
un rayon dune roue dente par exemple par la loi suivante : =
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 32 sur 96
Cette force est valable pour le dimensionnement des actionneurs linaires lectriques
seulement, pour les actionneurs rotatifs (vanne de tour) il suffit davoir un couple du
servomoteur qui convainc les efforts de frottement mcanique de serrage la
fermeture et le dbut de louverture, ou encore le frottement de laxe aux coussinets.
Roue dente
rayon : r
140
19,81 114
0,125
F = P S
Alors Pression maximale de pique 2XPN = 28 bars et DVALVE < 0,9 DN 22,5 mm
Condition de motricit > 2800000
(.)
19,81 113,5
Le Positionne ur
Ncessit du positionneur :
La pression alatoire du fluide dsigne par PN (Pression
Nominale) exerce un effort douverture sur la vanne (NC) et
dstabilise sa position do la ncessit de mesurer la
position de la tige et agir sur la pression de commande pour
lauto maintien de la commande.
Dfinition :
Le positionneur va servir maintenir louverture exige par le rgulateur quelque
soit les perturbations de dpression et surpression du fluide qui influent directement sur
la force applique la tige, cest pourquoi on lappelle vanne de rgulation car elle
comporte une boucle de rgulation de la position de la tige la consigne.
Positionneur Programmable
Positionneur A levier
POSITIONNEUR 4-20mA OU
0-10V : Carte lectronique de rgulation
pour actionneurs
Avantages du positionneur
Ralise lasservissement de position
Changement du sens daction de la vanne
Conversion du signal de commande (Convertisseur I/P)
Changement de la loi intrinsque de la vanne (Positionneur came)
Amplification de la pression Pe envoye sur le servomoteur
Changement dchelle dans le cas de rgulation en split range
Diminution du temps de rponse de la vanne
Pe
K
Pe
x
x
Dans le cas dun positionneur lectropneumatique, le soufflet est remplac par une
bobine lectromagntique sensibilit daction trs leve.
Programmable
& HART
Positionneur Electropneumatique
Etalonnage mcanique
Consiste ouvrir un mcanisme daccouplement entre la tige ct vanne et la tige
ct servomoteur avec grande prcaution.
Tige du
servomoteur
Accouplement
Ecrou infrieur
Contre Ecrou
La procdure dtalonnage doit tre faite en deux parties, une pour le servomoteur
et lautre pour la vanne, lensemble install sur un banc dessai spcifique :
Le banc dessai doit comporter une pompe
volumtrique de prcision avec dbit variable
de large tendu. Sur le circuit ferm deau est
plac un dbitmtre de haute prcision.
La mesure de la pression en amont et en aval de
la pompe est assure par des manomtres de
grand diamtre et haute prcision.
On doit avoir aussi un marbre de prcision avec
un comparateur cadran avec support
magntique
pour
palper
les
positions
mcaniques de la tige.
Pour les vannes grands diamtres (environ 6") les banc dessai devienne rare et on
doit les fabriquer la demande :
Alimentation 24VDC
4 mA
Z
Z
S
0,2 bar
P
En
dcart
il
faut
agir
sur
le
Alimentation 20 Psi
Alimentation 24VDC
lautre ct du positionneur
20 mA
Z
Z
S
1 bar
P
En
dcart
il
faut
agir
sur
le
Alimentation 20 Psi
Mais les opportunits offertes par la communication numrique avec les positionneurs
de la nouvelle gnration semble infinies, et trs utile pour :
La gestion dentretien de la vanne
La scurit dutilisation
L es commodits de commande avance
Les positionneurs intelligents sont
paramtrable soit par le protocole HART
(Console ou PC) ou plus fort encore
communication PROFIBUS ou RS par
cble TTL/RS232.
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 42 sur 96
un
systme
de
Contrle
pilot
partir
par
dun
modem.
Le protocole HART assure
ladressage
de
chaque
positionneur de vanne et le
logiciel prend en charge la
commodit de paramtrage de
base et avanc.
Tige de la vanne
Manuel
Servomoteur
Ordre
Auto
Capteur de
position
Positionneur
PID
ZZ
11
Signal douverture
correction
ZC
Positionneur
11
ZE
Tige
Position x x
11
Signal de mesure
Capteur de position
Vanne
Cette rgulation est suffisante pour les vannes montes sur les pipes fluide laminaire
ou proche de la turbulence, parce que loprateur proportionnel est bon pour la rapidit
dexcution douverture et de fermeture mais insuffisant pour la rgulation de la position
en cas de fluctuation de la pression de fluide.
Pour les vannes de rgulation positionneur pneumatique le rglage de KP se fait par la
variation de la longueur dun levier lumire gradue et crou de serrage :
Si KP est grande : la tige oscille puis aille la position dsire ou reste en pompage.
Si KP est faible : La tige est trs lente pour aller une position proche de la dsire.
Si KP est correcte : La tige aille rapidement la position dsire sans oscille.
Position de la
tige en mm
PID complet
PI seuls
Position 2
e
P seul
Position 1
Temps en ms
Effet Intgrateur TI :
Est ncessaire pour contrer la fluctuation du fluide qui fait dvier la tige de sa
position, un bon paramtre TI donne une prcision parfaite la vanne pour que la
tige atteint sa position voulue. Avec les effets de vieillissement des mcanismes de
la vanne il faut diminuer le paramtre TI.
Introduction PID par logiciel :
Aprs introduction de Proportionnel Gain (%), Integral Time (s), Derivate Time (ms)
on applique les valeurs la vanne Apply PID et faire deux tests :
Test dasservissement ( Consigne) : Donner un nouveau ordre la tige et observer
lexcution qui doit aller rapidement, exactement sans pompage.
Test de rgulation ( Perturbation) : Changer la pression du fluide et observer la
tige qui ne doit pas bouger visuellement, ou par comparateur 0,05mm.
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 52 sur 96
Rvision de la vanne :
Suite des annes dexercices et des conditions de fonctionnement extrmes
(Temprature du fluide, degrs de PH, Pression de service) ainsi que les phnomnes de
cavitation et de vaporisation les lments interne de la vanne se dtriore sensiblement et
ncessite une rvision vu le prix lev de la vanne par rapport lintervention de
maintenance.
Les tapes raliser pour une rvision triennale (lourde):
Dmontage complet de la vanne
Dmontage et nettoyage du filtre de la vanne et du rseau
Dmontage, dtartrage et dgraissage des lments
Remplacement du kit joint (membrane, clapet, ajutage)
Graissage des lments
Remontage et essais : Contrle de fermeture (tanchit), contrle douverture
Exemple de changement dune membrane de vanne membrane :
Rvision gnrale :
Dmontage, sablage, peinture, remplacement des pices uses par des pices
d'origine, remontage, talonnage 0%...100%...
Avant
Pendant
Aprs rvision gnrale la vanne doit tre monte sur le banc dessais spcifique aux
caractristiques de la vanne, et faire le possible suivant :
Ltalonnage mcanique.
Ltalonnage lectrique.
Reprogrammation
Contrle dtanchit
Contrle douverture maximale
Dterminer le nouveau KV
Paramtrage PID, scurits
Aprs
Les ensembles des pices comme le sige, le clapet, la tige, le corps peuvent tre
inter changes avec dautre type de vanne de mme marque ce qui impose une dpendance
technologique mais conomiquement cest mieux.
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 54 sur 96
Changement de la tige :
Quand ltalonnage mcanique est mal fait, ou
la tension de rglage des ressorts est trs forte on
risque alors de tasser la tige fond et elle flchie
invisiblement, mais la vanne ne se ferme plus 0%
de commande. Si la flexxion est trs faible alors il
suffit de recalibrer, si non faire la rvision de la
tige qui est un ensemble de plus de 20 pices et
diviser en trois parties assembls mcaniquement.
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 55 sur 96
Erosion : Ce phnomne est accentu par la mauvaise qualit de lair comprim qui
alimente le positionneur, qui doit tre parfaitement sec et sans lubrification.
Lrosion cause une fuite interne dans le servomoteur, alors le positionneur peut
compenser cette fuite dans les limites de possible. On peut constater ce phnomne
quand le positionneur envoi en permanence des pressions de correction de
position mme si la pression du fluide reste constante.
Fissuration : Par manque dusage le caoutchouc se dgrade sil nest pas protger
par du papier huil quand il est stock au magasin, alors des microfissurations se
cres sur la membrane et nassure plus lexpansion correcte. Des matriaux en
polymres et du caoutchouc en fibre contre ce phnomne actuellement.
Les ressorts du servomoteur pneumatique doivent tre changs sil le faut par dautre de
mme raideurs et caractristiques dimensionnelles puis il faut refaire le rglage de leurs
tensions selon la pression de service de la vanne.
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 56 sur 96
LES MOTEURS
Moteur co urant continu
Principe Physique
Bas sur le principe de linversion du champ magntique dans le rotor Nord Sud vers
Sud Nord chaque 1/4 tours en inversant lalimentation + en + laide dun collecteur
en cuivre en quatre pices implants sur le rotor.
Commande du moteur :
Commande en couple :
La commande en couple dun MCC est trs proche de la linarit parce que :
= 60
( )
2p
I%
100%
forces
exerces
sur
un
50%
100%
Commande en vitesse :
La commande dun MCC est presque linaire en vitesse : U = f() est presque
[] = ] [
puissance
tels
tlcopies,
que :
lecteurs
imprimantes,
de
bande
100%
magntique
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 60 sur 96
Principe Physique
Le rotor bobin polaris magntiquement est coll parfaitement la pulsation
magntique du stator donc il nya pas de glissement entre le champ magntique et la
vitesse de rotation.
Cest une machine qui est parfaitement rversible de lnergie mcanique lnergie
lectrique alternative comme gnratrice et linverse comme moteur.
( = ) cos(+ ) = 2
f%
de
prcision,
soit
par
100%
les
robotique,
synchronisation
ou
encore
exacte
entre
en
deux
N%
50%
100%
Moteur asynchrone
Principe Physique
Le rotor comme cage mtallique soumis aux champs magntiques tournants du
stator, contraint de suivre avec un lger glissement de vitesse de rotation (asynchronisme)
qui saccrot avec la charge mcanique.
Cest une machine non rversible et
trs mauvaise pour la rgulation comme
actionneur mais vu son bas prix elle
reprsente la totalit de la motorisation
lectrique.
Commande du moteur :
La vitesse de rotation dpend de la pulsation lectrique (frquence), mais ce luxe de
commande nest pas rentable conomiquement pour les applications courantes en
industrie, alors on utilise la variation de vitesse au pril du couple ( puissance variable)
laide de la variation de la valeur fficace par gradateur convenable lapplication.
N = K [1
sin(2)
+
]
p
2p
100%
N%
25%
50%
100%
Moteur hydrauliq ue
Principe Physique
Un moteur hydraulique est un moteur
isotherme
qui
transforme
une
puissance
Commande :
Le moteur hydraulique est commandable en vitesse de rotation et couple exerc, et
il est parfaitement linaire dans les deux cas :
Donc :
Et
N = K _ Q
C = K _ P
Principe Physique
Le moteur pneumatique possde le
mme principe que celui dun moteur
hydraulique mais qui transforme la
puissance
pneumatique
comprim
(pression
de
lair
dbit)
en
Commande :
Le moteur pneumatique est commandable en vitesse de rotation, mais il rpond
dune manire exponentielle avec le dbit dair comprim pression constante :
%
( )
[
1]
QV
N:
Le moteur pneumatique nest pas bon pour la rgulation de la vitesse mais il est
indisponsable dans les zones haut risque dexplosion, et les grandes vitesses de rotation.
Principe Physique
Un moteur pas pas permet de transformer une impulsion lectrique en un
mouvement de translation trs prcis.
Le moteur linaire produit une force linaire sur sa longueur en installant un champ
lectromagntique au lieu de produire un couple.
Commande
La commande dun moteur pas pas lineaire est
exclusivement
en
position,
est
se
fait
Impulsion
par
Position
Principe Physique
Laiguille dune boussole est place
lintersection des deux axes de deux
bobines
misent
en
quadrature.
Commande
Le
directeur
de
au
moteur
spcifique
commande
alterne
On peut utiliser les moteurs lectriques rotatifs pas pas dans des applications de
rgulation de position et de vitesse de rotation dans les mcanismes de haute prcision
comme les imprimantes, les appareils photos et camras professionnelles.
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 66 sur 96
Principe Physique
Cest un moteur transforme lnergie
faucille (ptrole) en nergie mcanique avec un
trs mauvais rendement vue les grandes pertes
thermiques, acoustiques et frottement dusure.
Il ya plusieurs type de moteur et plusieurs type
dalimentation soit par gasoil, essence, gaz
GPL et huile de ptrole (Nafta)
Commande :
La commande directe dun moteur
combustion est trs hasardeuse, donc on
commande sa vitesse de rotation en
boucle ferme, le couple gnr par le
moteur chaque vitesse est pilot par la
puissance utile qui est le rsultat de la
combustion.
La
consommation
en
Commande en force :
Afin dassurer la commande des vrins de tout type dont le but est de varier la force
engendre, alors il faut piloter la pression du fluide :
PH%
100%
FV%
50%
100%
Bien sre la section du piston SP nest pas identique en ouverture quen fermeture du
vrin, puisque le diamtre de la tige (d) intervient par rapport au diamtre du piston (D) :
= p / 4 = p ( )/ 4
La rgulation de la force daction des vrins est faite surtout en Hydraulique, parce
que le fluide est presque incompressible linverse de lair comprim.
On peut utiliser les forces hydrauliques asservies pour la dformation froid (pliage
et crouissage des tles dacier, aluminium et cuivre), ainsi que le laminage froid des
faibles paisseurs.
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 70 sur 96
Commande en vitesse :
Pour commander les vrins en vitesse il faut varier le dbit du fluide :
QH%
100%
V%
50%
100%
Comme pour la force, la section du piston SP nest pas identique en ouverture quen
fermeture du vrin, alors pour 3 on a = 112.5%
Principe de fonctionnement :
Le distributeur proportionnel est un
organe qui organise le cheminement
du fluide selon un dbit proportionnel
la demande parvenant du rgulateur
comme signal standard 420 mA ou
signal
hydraulique
de
pilotage
Description :
Distributeur
proportionnel
action
Compose dun distributeur, dun capteur de pression, capteur de position et une carte
lectronique de rgulation numrique et dune interface bus utilisateur. Lactionnement
est assur par un aimant proportionnel avec filet central et bobine amovible.
Version pour Bus CAN avec protocole CANopen DS 408 ou Profibus-DP V0/V1
Mise en service rapide par ordinateur PC et logiciel de mise en service WIN-PED 6
Le triac en commutation :
Constitu de deux thyristors en
ttebche avec une gchette commune,
si on lexcite avec un angle a de commande
de 0 ou de 180 alors il sera soit passant
soit bloqu, cest le principe des SSR.
Phase
Vers neutre
I puissance 45A (AC)
3-32VDC
I commande 0 A(DC)
Commande
A1F
A2
Sens2 (Rear) :
Commande : A1R sur + et A2 sur (A1F lair)
L1
A1R
L2
V
Comme
pour
les
relais
des
diffrents
Avantage :
La puissance de commande est ngligeable ( 0,1W), on peut dmarrer un
moteur lectrique de 100 KW avec un signal du PC via un SSR seulement.
La commutation du semiconducteur est quasi silencieuse sans bruits
Il nya pas dusure mcanique donc une dure de vie leve par rapport aux
relais lectromagntiques
Temps de fermeture 104 seconde donc rapide 100 fois
Nombre de commutation On Off peut dpasser 109 fois
Inconvnient :
Lisolation entre le secteur et la charge nest pas parfaite et peut causer des
accidents graves au manipulateur.
Trs sensible la commande inverse ou surtension lentre.
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 77 sur 96
Principe :
Pour lever de 1K (soit 1C) une charge de 1 Kg alors
il faut lui injecter une nergie thermique proportionnelle
la nature de cette charge pression ou volume constant :
Pour leau il faut injecter 4 KJ soit 4000 Ws pour lair
il suffit de mettre 1000 Ws.
Exemple de calcul :
On veut dterminer la puissance nominale dun actionneur thermolectrique pour
chauffer 10 litres deau en 8 min de 20C 55 C :
= ,
1.400.000
=
3
480
Commande :
Un actionneur thermique est une rsistance lectrique mtallique placer dans une
gaine de protection isolante lectriquement, mais transfre facilement la chaleur vers le
fluide lextrieure suite lnergie injecte lentre :
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 78 sur 96
= =
= h
Le facteur de puissance (j) est trs proche de 1 puisque linductance des spires
est trs ngligeable par rapport la rsistance pure, ainsi que le rendement lectrique peut
aller jusqu 1 aussi, mais le rendement de transfert par convection est dterminer.
Pour commander les actionneurs thermolectriques en nergie on peut faire varier
la tension dalimentation :
On a = =/
100%
50%
E%
50%
100%
% =
100
100%
E%
50%
100%
Principe :
Les thermoplongeurs sont
des appareils conus pour chauffer
des
liquides
par
convection
solution
prcise
pour
Thermoplongeur triphas
Principe :
Les rsistances chauffantes sont des appareils
conus pour chauffer des gaz (chauffer lair pour
chauffer le solide) par convection naturelle (ou
force) ou chauffer la matire solide par contact
direct.
Rsistances enviroles :
Les rsistances enviroles sont conues pour chauffer de l'air ou des gaz par
convection naturelle ou force. Les changes thermiques sont amliors par la prsence
d'une lamelle mtallique enroule autour de la rsistance chauffante. Les turbulences ainsi
cres dans l'air ou dans le gaz permettent de disposer d'une puissance 2 3 fois
suprieure celle admise par une rsistance nue dans les mmes conditions.
Rsistances plates :
La qualit de surface entre la
rsistance et le solide chauffer influence
beaucoup le rendement thermique, ainsi
que la force de serrage
Rsistances en couronne :
Les rsistances en couronne sont fortement utilises sur les machines dinjection
plastique, pour la rgulation de la temprature du plastique en phase proche du liquide.
Et selon les applications on peut les utilises pour stabiliser la temprature dun
corps aprs avoir chauff par dautre nergie, car ces actionneurs chaud ne consomme
que 60% de lnergie au dmarrage froid.
Principe :
Un gnrateur infrarouge est une source (lampe) base de rsistance
lectrique associe la cramique pour mettre une lumire frquence IR.
Pour les sources IR court on peut distinguer la couleur rouge visible
lil nue, comme la rougeur du fer avant sa fusion.
Fortement utiliss pour la rgulation de la temprature dans les fours de schage de la peinture des voitures, schage des
motifs en cramique, verrerie et papeterie. Ainsi que les incubateurs en industrie biologique et levage animale.
rflecteur
aluminium
lefficacit,
la
qui
puissance
variateur
de
vitesse
est
un
quipement
Principe :
Un variateur de vitesse est constitu
d'un redresseur et un onduleur. Le redresseur
va permettre d'obtenir un courant quasi
continu. partir de ce courant continu,
l'onduleur (bien souvent Modulation de
largeur d'impulsion MLI) va permettre de
crer un systme triphas de tensions
alternatives dont on pourra faire varier la
valeur efficace et la frquence.
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 87 sur 96
L1
L2
L3
Commande :
Le variateur est quip dune carte C qui reoit un signal de commande analogique
0/420mA ou 0/210V, ou par potentiomtre sur la faade pour commander la vitesse et le
couple moteur dune manire parfaitement linaire :
CO %
100%
50%
N%
50%
100%
Types de Commande
contrle du couple se fait par laction sur le glissement. Le couple est proportionnel au
carr de U/f, en maitenant ce rapport constant et en jouant sur la frquence on peut alors
varier le couple et le glissement (donc la vitesse). A basse frquence les chutes de tension
deviennent importantes et le variateur ne peut plus assurer = alors en se limite
pour les commandes scalaires ne pas dcendre plus de 5 Hz.
Par amtrage s
Commodits de commande :
La gestion du dmarrage en mode douce, conomique ou durgence
Pilotage du courant et limitation de courant en cas dappel
La protection du moteur et de la machine entraner
Le pilotage du ralentissement
Les Alarmes :
Coupure rseau :
Avantage
Pour les installations de pompage, de ventilation et de climatisation. Permet la
rgulation, la gestion de batterie, lconomie dnergie, le dsenfumage, etc.
Le variateur de vitesse destin la commande de moteurs asynchrones et synchrones
triphass de quelques Watts des centaines de KW.
mohamedbouacida@yahoo.fr Page 95 sur 96