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Le rôle d'un actionneur est de convertir une énergie électrique pneumatique Il dépend du mécanisme ou type d'actionneur par exemple pour un moteur 

  • C'est quoi un actionneur exemple ?

    Le buzzer est un actionneur qui permet, à partir d'un courant électrique, de produire un bruit. On l'utilise pour une alarme sonore dans les détecteurs de fumée. Le moteur à courant continu est un actionneur qui permet, à partir d'un courant électrique continu, de faire tourner un mécanisme.

  • Quels sont les actionneurs ?

    Qu'est-ce qu'un actionneur ? L'actionneur est un dispositif matériel pour transformer une information digitale en un phénomène physique ; d'où sa dénomination. Il peut moduler le comportement ou changer l'état d'un système. Il peut s'agir d'alarmes ou d'interrupteurs.

  • Est-ce que la lampe est un actionneur ?

    Pour produire un phénomène physique (lumière, mouvement, chaleur), on utilise un actionneur (par exemple : lampe, moteur, résistance chauffante).
  • L'actionneur est un dispositif matériel. Il transforme une information digitale en une action physique. Il peut s'agir d'alarmes ou d'interrupteurs par exemple.
Bernard MULTON Master STS mention IST Université Paris-Sud / ENS Cachan

MASTER Sciences, technologies et santé

mention :

Information, systèmes et technologie

Parcours :

Science de l'énergie et des systèmes de puissance

Module C11

Conception et optimisation de systèmes

électromagnétiques

Partie

CONCEPTION D'ACTIONNEURS SPÉCIAUX

1992-2006

Bernard MULTON

ENS de Cachan - Antenne de Bretagne

(transparents téléchargeables sur : www.mecatronique.bretagne.ens-cachan.fr ) 1 Bernard MULTON Master STS mention IST Université Paris-Sud / ENS Cachan FORCES ET DENSITÉS D'ENERGIE : ordres de grandeur Phénomènes électrostatiques électromagnétiques

Densité d'énergie

Maximale : J/m

3 ou

Pression : N/m²

2 d E. 2 1 (E d : champ disruptif) 2 M B. .2 1 (B M : induction maxi)

Ordres de grandeurs

40 J/m

3 (E d = 3 kV/mm) (dans l'air distances de qq mm)

0,004 N/cm²

10 kJ/ m

3 (E d = 50 kV/mm) (Pashen air p atm 8 m)

1 N/ cm²

400 kJ/m

3 avec 1 T et o

40 N/cm²

4 kJ/m

3 avec 0,1 T (faibles dimensions).

0,4 N/cm²

40 MJ/m

3 (10 T, supraconducteur)

4000 N/cm²

Remarques

Intéressant dans

les petites dimensions loi de Pashen

Généralement limité

par les échauffements

Hydraulique 100 bars :

1000 N/cm²

Courbe de Pashen dans l'air (évolution de la tension de claquage)

50 kV/mm

E d kV/mm 1 10 100

3 kV/mm

Techniques de l'Ingénieur, Micromoteurs, E. Sarrauteet I. Dufour 2

Bernard MULTON

Master STS mention IS

T

Université Paris-Sud / ENS Cachan

3 ÉTENDUE DE FAISABILITÉ DES MACHINES ÉLECTROMAGNÉTIQUES du microactionneur à l'alternateur de grande puissance (Un ordre de grandeur de la puissance pour une vitesse de rotation de 3

000 tr/mn a été ajouté)

Al t e rnat eur 1000 M W (Al s t o m M o t e ur Lavet (m ont re) P 100
W tracé avec : C l 35
, ce qui donne à vitesse constante P l 35
soit pour un accroissem e nt hom othétique l des dim e nsions d'un facteur

10, un accroissem

e nt du couple et de la puissance d' un facteu r 3000 environ. (voir partie " Lois de sim ilitudes »)

Bernard MULTON

Master STS mention IS

T

Université Paris-Sud / ENS Cachan

4

TYPES DE MOUVEMENTS

ROTATION

LINÉAIRE

PLUSIEURS DEGRÉS DE

LIBERTÉ

Générat

r i ce à ai mant s M o t e urs asynchrones à cage st andards

Univ. Tech. AACHEN

ETEL SA

Univ. Tech. AACHEN

Bernard MULTON Cours Conception d'actionneurs

LE CONVERTISSEUR ÉLECTROMÉCANIQUE D'ÉNERGIE :

UN SYSTÈME COMPLEXE

Un couplage généralement fort à l'environenment :

Système

mécanique

Source électrique

Convertisseur

électromécanique

Le convertisseur électromécanique, lui-même, un système complexe :

Système de refroidissement

Echanges

thermiques

Convertisseur

électronique de

puissance

Informations (courants, position...)

Equations électriques

Paramètres

de commande

Actionneur ou

Générateur

électromagnétique

Phénomènes :

- électriques - magnétiques - mécaniques - thermiques modélisations système adaptées Bernard MULTON Master STS mention IST Université Paris-Sud / ENS Cachan

INTERACTIONS MAGNÉTIQUES

Vision locale

S.A. NASAR, " Handbook of Electric Machines », Mc Graw Hill 1987

Tenseur de Maxwell

Soit H

n et H t les composantes normale et tangentielle du champ dans un milieu de permébilité , la pression magnétique associée se décompose en : )HH.( 2 2 t 2 nn et tntnt

H.B:encoreouH.H.

- Si les lignes de champ sont normales (H t = 0) : 0et .2 B H. 2 t 2 n 2 nn - Il ne peut y avoir une composante tangentielle que s'il y a inclinaison des lignes de champ. n H .2 F t 6 Bernard MULTON Master STS mention IST Université Paris-Sud / ENS Cachan

DEUX GRANDES FAMILLES DE

CONVERTISSEURS ÉLECTROMÉCANIQUES MAGNÉTIQUES

Machines homopolaires :

Roue de Barlow, principe (resté très marginal) : I

Roue en matériau

conducteur massif (pas de " bobinage » possible)

Contacts glissants

indispensables Structure homopolaire de type roue de Barlow ou de Faraday Exemples (peu de réalisations pratiques) : générateur forts courants continus " machine de Poirson » rayon 17 cm, longueur 18 cm : 10 000 A sous 8 V à 2000 tr/mn un rendement de 88%

Générateur impulsionnel (Brown)

Machines à " modulation de flux » :

toutes les autres machines : la très large majorité 7 Bernard MULTON Master STS mention IST Université Paris-Sud / ENS Cachan Exemples de principes d'actionneurs élémentaires monophasés à " modulation de flux » et à débattement limité :

Actionneur à bobine mobile (type haut-parleur)

aimants bobine mobile circuit magnétique fixe

B.d.IdFl

dF ld.I B Effort tangentiel utile appliqué à la spire mobile (1

ère

approximation : force de Laplace) Électroaimant à noyau plongeur (sans aimants) L x R e circuit magnétique fixe noyau plongeur guidé en translation bobinage solénoïdal excité par ni axe de symétrie de révolution dF B n.dS 2 B dF 0 2 Effort normal utile appliqué au noyau plongeur (1

ère

approximation : force de Maxwell) 8 Bernard MULTON Master STS mention IST Université Paris-Sud / ENS Cachan Exemples élémentaires à débattement limité, suite Induction (courants induits : effort de répulsion) à aimant mobile (le flux inducteur embrassé par le bobinage est alternatif) autre dispositif à bobine mobile (le flux embrassé par le bobinage mobile varie avec la position sans changer de signe) 9 Bernard MULTON Master STS mention IST Université Paris-Sud / ENS Cachan

CALCUL DES INTERACTIONS MAGNÉTIQUES

Méthode des travaux virtuels (Vision globale)

(convention récepteur électrique - générateur mécanique c'est-à-dire actionneur) L'unique bobinage de puissance de cette structure élémentaire embrasse un flux total et est parcouru par un courant i.

Travaux virtuels :

meme dWdWdt. dt d .idW iddWdW emm (1) pour un actionneur tournant : dWm = c em .d (2) pour un actionneur linéaire (mouvement x) : dWm = f em .dx (3) En rotation, l'énergie magnétique est une fonction de deux variables : W em o o id o dW W d W d em emem (4) (1), (2) et (4) : d.cd. W d. W d.i em emem (5) par identification : ),(W cet ),(W i em em em (6)

Convertisseur élémentaire

Idéal (sans pertes)

Energie magnétique stockée :

W em courant i

Déplacement

angulaire

Tension

induite u

Couple

électromagnétique

c em 10 Bernard MULTON Master STS mention IST Université Paris-Sud / ENS Cachan Utilisation de la notion de coénergie : fonction du courant Wiid emo o i o i

Wem (0,)

énergie magnétique

i

W'em (i0, )

coénergie magnétique i0 dWi W i di W d em emem' (7)

WWdWdWddi

emmemmemem (,)(,)...iii (8) avec : memem d.cdWd.i(1 et 2), on obtient : mem em d.cdi.dW (9) par identification de (9) avec (7) : ),i(W cet i ),i(W em em em (10) Représentation graphique des variations d'énergie et de coénergie : i I0 0 i I0 0

énergie

dWem (0,) d d coénergie dW'em (I0,) Pour un dispositif à mouvement linéaire, on obtient : x )x,i(Wquotesdbs_dbs6.pdfusesText_12
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