Guide Motion Control du GIMELEC - Ministère de l'Éducation ...

10- Les économies d’énergie
Rendement d’un système complet
Tout système (Figure 160), aussi soigné soit-il, est le siège de pertes. Ces
pertes se matérialisent par un échauffement. Les pertes sont liées aux frottements,
plus le coefficient de frottement est important plus le rendement
baisse.
Une construction soignée est donc incontournable pour obtenir l’optimisation
du système.
Les systèmes de contrôle de mouvement n’échappent pas à cette règle. Les
pertes sont localisées aux endroits suivants :
Figure 160 Les éléments générateurs de pertes
■■le guidage,
■■conversion de mouvement,
■■réducteur,
■■moteur (pertes joules et courants de Foucault),
■■la conversion d’énergie (pertes joules, pertes de commutations dans les
composants de puissance, harmoniques...).
Le rendement de l’ensemble est égal au produit des rendements de chaque
élément cité ci-dessus.
En imaginant que le rendement de chacun est égal à 90%, on voit aisément
que le rendement global est de 59% seulement. Il est donc primordial de
rechercher à optimiser chaque constituant à un prix acceptable.
Pertes dans le guidage
Pour être exhaustif, il faudrait inclure dans la liste précédente les systèmes
électriques associés (automates, superviseurs, relais, contacteur
etc..).
Le rendement de ces systèmes est supérieur à 90%. Rangées
par ordre de rendement et de prix croissants, les solutions
possibles sont les suivantes :
■■galets,
■■douille à billes,
■■règle à billes,
■■règle à rouleaux.
En dehors du prix, le choix de la solution dépendra en particulier
des jeux acceptables et des vitesses de déplacement.
Il faut également noter que les systèmes de conversion de
mouvement, en particulier les vis, peuvent avoir des rendements
différents à l’accélération et à la décélération. En
d’autres termes, quand le mobile ralentit, une partie significative
de l’énergie cinétique peut être perdue.
Le choix de la solution dépendra des masses à déplacer,
des vitesses de déplacement et du coût acceptable.
Pertes dans conversion de mouvement
Le rendement de ces systèmes varie de 60% à plus de
90%.
Par ordre de rendement et de prix croissants, les solutions
utilisables sont :
■■bielle-manivelle,
■■courroies crantées,
■■crémaillère,
■■vis à recirculation de billes,
■■vis à rouleaux,
■■vis à recirculation de rouleaux.
Pertes dans les réducteurs
Le rendement de ces systèmes varie de 80% à plus de 90%. Le
jeu du réducteur est souvent l’élément principal du choix, car
cela déterminera la précision du positionnement, avec une
incidence sur le rendement; un des réducteurs qui permet un
jeu nul est le réducteur harmonique, au détriment du rendement
qui , au mieux, est de l’ordre de 80%.
Pour les autres réducteurs, le jeu et le rendement sont directement
liés à la précision du taillage des engrenages, à leur
nombre, ainsi qu’à leur état de surface. L’utilisation de la technologie
épicycloïdale permet d’obtenir un rendement pouvant
dépasser 95%
A noter que les réducteurs peuvent avoir des rendements différents
à la mise en mouvement et au ralentissement. C’est
particulièrement vrai pour les réducteurs à vis.
Le présent document est la propriété des entreprises qui ont contribué à sa rédaction et du GIMELEC. Il est protégé par le droit
d’auteur. Il ne peut être reproduit , modifié, diffusé, exploité sans l’autorisation écrite des propriétaires.
111