Couples résistants et couples moteurs
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Couples de démarrage en fonction du process
Couple de levage : constant
Ici le couple est constant comme dans tout procédé de levage, convoyage, broyage, concassage... Avec une légère pointe au démarrage pour 'arracher' la charge.
C = couple résistant. La puissance P est donc ici proportionnelle à la vitesse :
C = kk = constante du process
P = C × ω = k × ω
P = C × ω = k × ω
80% des applications industrielles
Couple résistif proportionnel
Roue à aubes ou vis sans fin (doseur ou compresseur), avance d'une machine outil... Les mélangeurs, les pompes volumétriques... Offrent un couple C qui évolue proportionnellement à la vitesse (avec un léger surcouple de 'décollage' là aussi pour 'arracher'...).
C = couple résistant. La puissance P évolue, quant à elle, au carré de la vitesse.
C = kk = constante du process × ω
P = C × ω = k × ω²
P = C × ω = k × ω²
Couple centrifuge : ventilation...
Les ventilateurs, pompes centrifuges, turbines, centrifugeuses...Ne requièrent quasiment aucun couple au démarrage, par contre celui-ci évoluera au carré de la vitesse.
C est le couple résistant proportionnel au carré de la vitesse.
La puissance P évolue quant à elle au cube de la vitesse !
C = kk = constante du process × ω²
P = C × ω = k × ω^3
P = C × ω = k × ω^3
Couple dérouleur : le plus exigeant !
Dans cette application, le couple est élevé et maximal au démarrage puis diminue car la bobine, en se déroulant, réduit son diamètre.
Le couple appelé diminue donc à son tour car il est proportionnel au diamètre entraîné par le moteur...
Un autre exemple de ce type de couple est le mandrin d'un tour qui tronçonne un rondin de matière.
C est le couple résistant en décroissance exponentielle avec la vitesse.
La puissance P est constante avec ce type de process.
C = kk = constante du process / ω
P = C × ω = k
P = C × ω = k
Le moteur à courant continu série offre naturellement ce couple
En rouge brun, le couple du moteur courant continu (mcc), en pointillés bleu le couple résistant d du dérouleur !
En rouge brun, le couple du moteur courant continu (mcc), en pointillés bleu le couple résistant d du dérouleur !
Le cas du moteur asynchrone
Seul le couple résistant p : proportionnel est vraiment bien adapté à ce moteur puisque son couple naturel C m asy est supérieur (sans excès inutile).
A l'opposé le couple d du dérouleur exige un moteur fortement surdimensionné puisque son point de fonctionnement est très inférieur à la puissance nominale !
L'hélice h au couple centrifuge convient bien aussi, tandis que le couple constant c oblige un sur-dimensionnement dû, lui aussi, aux pertes Joule de ce type de moteur qui entraînent un creux (de couple) au démarrage.
Avec variateur
Les variateurs de vitesse, convertisseurs de fréquence, offrent un couple de démarrage égal voire supérieur au démarrage direct grâce notamment au fameux mode 'vectoriel' !
Les couples moteurs
1
2
3
Le moteur asynchrone
Le creux au démarrage est dû aux pertes Joule, (voir cours sur moteur asynchrone). Les variateurs en mode U/f compensent ce creux.
Le moteur brushless
Le moteur brushless est similaire au moteur asynchrone sans le creux au démarrage simplement parce qu'il fonctionne systématiquement avec une électronique qui gère le démarrage.
Le moteur courant continu série
Voici le moteur offrant le couple de démarrage le plus élevé. En mode vectoriel, le variateur associé au moteur asynchrone s'en approche.
Voir les cours sur les moteurs annexés en fin du présent cours.
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Cours extrait du stage : INDUSELEC
Stage : INDUSELEC
