DYNADRIVE Machines asynchrones pour bancs d essai MACHINE_ASYNCHRONE_P_02_08 1/6
ROTRONICS ET LES BANCS D ESSAI Depuis près de 1 ans, Rotronics conçoit et fabrique des bancs moteurs pour l industrie, la compétition et l enseignement technique. Ses compétences dans les domaines de l électronique, de la mécanique et des logiciels s inscrivent dans une démarche de projet complète : de l étude à la mise en service client en passant par la fabrication. Depuis sa création, l entreprise a toujours utilisé l innovation technique pour répondre aux attentes de ses clients et propose aujourd hui des solutions performantes et inédites dans de nombreux domaines. En quelques années, Rotronics s est forgé une expérience dans le domaine de l intégration de machines s asynchrones appliquées au banc moteur et au banc à rouleaux. C est aujourd hui une capacité d expertise particulière que Rotronics propose à ses clients afi n de leur garantir l équipement le mieux adapté à leurs objectifs, dans le respect de leurs budgets. En fonction des besoins et des contraintes, Rotronics saura sélectionner la machine et le pilotage les mieux adaptés, et proposera des solutions innovantes dans la gestion des procédures d essais. Les machines s asynchrones Les machines asynchrones permettent de réaliser des essais impossibles à réaliser avec un frein traditionnel à courant de Foucault. Son principal atout est de pouvoir entraîner le moteur (ou le banc) auquel elle est couplée. Ceci permet de simuler, moteur à chaud, les phases entraînées du moteur : - simulation du fonctionnement du moteur dans une descente, - simulation d une phase de pied levé, - fonctionnement à faible charge et haute vitesse. La machine asynchrone ouvre également de nouvelles possibilités dans la caractérisation des moteurs et de leurs composants : - entraînement du moteur incomplet pour réaliser des tests d endurance ou mesurer la puissance absorbée par un sous-ensemble, comme la distribution par exemple, - entraînement du moteur complet sans combustion pour mesurer et optimiser les pertes par frottement. Sur un banc à rouleau, la machine asynchrone permettra d entraîner les roues non motrices du véhicule et de synchroniser chaque vitesse de chaque rouleau. Si chaque rouleau est équipé d une machine asynchrone, on pourra alors provoquer des différences de vitesse entre chaque roue afi n de simuler des comportements routiers ou des glissements. Un autre avantage des machines asynchrone est leur grande dynamique et leur faible temps de réponse à l établissement d un changement de couple (d entraînement ou de freinage). La faible inertie de certains modèles permet d envisager des accélérations qui peuvent atteindre 10.000 tr/min/s. Ces machines, pouvant entraîner et freiner, permettent de réaliser une loi de route complète et, associée à un superviseur, de dérouler des séquences telles que des cycles normalisés de pollution, ou la reproduction fi dèle d un fonctionnement routier à partir de données issues du véhicule en action (acquisition de données embarquée). 2/6
Les différents éléments composant la solution globale La machine de charge : C est une machine tournante fonctionnant sur le même principe qu un moteur asynchrone, mais adaptée aux bancs d essai. La gamme commence à quelques kw jusqu à plusieurs centaines de kw avec des vitesses de rotation pouvant atteindre 10.000 tr/min. La machine asynchrone peut être couplée à un frein à courant de Foucault lorsqu on a besoin d une grande puissance en freinage mais d une puissance d entraînement plus modeste. Dans ce cas, l ensemble porte le nom de «machine tandem». Les machines se déclinent globalement en trois familles : - Les machines à faible inertie, dans le cas où la vitesse de rotation ou la capacité d accélération est importante. - Les machines à fort couple, pour des applications liées au moteur diesel ou aux bancs à rouleaux - Les machines de fortes puissances pour les gros moteurs diesel. L électronique de pilotage : Elle réalise le pilotage de la machine asynchrone, la gestion du fl ux d énergie nécessaire à son fonctionnement, mais aussi la synchronisation avec le frein à courant de Foucault dans le cas d une machine tandem. Elle est construite par un spécialiste reconnu du pilotage de machine asynchrone. La partie intelligente étant adaptée à l utilisation banc d essai moteur par Rotronics. Cette unité électronique gère l énergie que la machine absorbe lorsqu elle entraîne le moteur thermique ou qu elle doit évacuer lorsqu elle fonctionne en mode frein. La mesure du couple : Elle se fait généralement grâce à un couple-mètre en ligne, de façon à obtenir une mesure de couple avec une grande dynamique et précision. Cependant, si la machine le permet (montage en balancier), une mesure de couple utilisant un capteur de force en «Z» classique peut être réalisée. 3/6
La dissipation d énergie : A la différence des bancs d essais classiques équipés de freins où l énergie produite par le moteur thermique est dissipée grâce à un circuit d eau de refroidissement, les machines asynchrones génèrent de l électricité qu il faut évacuer. Pour cela Rotronics propose plusieurs solutions : - La première consiste à restituer cette électricité sur le réseau. Cette solution permet de récupérer l énergie, mais impose un investissement initial important et le retour sur investissement peut s avérer plus diffi cile, particulièrement dans le cas des entreprises de taille moyenne. - L autre solution consiste à dissiper l énergie par effet Joule dans des batteries de résistance. Cette solution moins noble nécessite un investissement initial moindre et est beaucoup plus facile à mettre en œuvre, surtout administrativement vis à vis du fournisseur d électricité. Le pilotage et la gestion : La machine asynchrone communique entièrement sous forme numérique avec le logiciel KRONOS grâce à une interface Profi bus rapide. Le module Séquenceur de KRONOS permet d exécuter des cycles normalisés ou spécifi ques ainsi que de simuler une loi de route. Schémas de principe des différentes solutions proposées pour les bancs moteur : Banc d essai moteur avec dissipation de l énergie dans des résistances de décharge : Hacheur Batterie de résistance de décharge 4/6
Banc d essai moteur avec machine asynchrone en tandem avec un frein à courant de Foucault, avec dissipation de l énergie de la machine asynchrone dans des resistances de décharge : Hacheur Alimentation du frein Pilotage du frein Batterie de résistance de décharge Banc d essai moteur avec régénération de l énergie sur le réseau : Filtre et transformateur adaptés à la régénération Banc d essai moteur avec machine asynchrone en tandem avec un frein à courant de Foucault, avec régénération de l énergie sur le réseau : Alimentation du frein Pilotage du frein Filtre et transformateur adaptés à la régénération /6
Les applications : Les projets industriels : pour un monde plus propre La plupart des projets industriels sont liés à l antipollution des moteurs car les phases d entraînement sont incontournables pour ce type d application. La machine asynchrone est aussi bien utilisée dans le cadre de bancs à rouleaux que de bancs moteur. D autres applications comme les bancs d organe et de boîte à vitesses, utilisent aussi cette technologie. Des projets particuliers rendent également l utilisation des machines asynchrones incontournable. Le développement du moteur hybride en est un car seule la machine asynchrone est capable d entraîner le système hybride afi n d optimiser les phases de récupération d énergie. Le Motorsport : la simulation au plus près du réel Encore peu présente dans le motorsport les machines asynchrones permettent pourtant, grâce à leur capacité d entraînement, de pouvoir simuler un tour de circuit sur 100% des phases. Elle permettent aussi d affi ner la mise au point des stratégies de gestion moteur, surtout sur les faibles charges. Par exemple, la défi nition de la gestion moteur sur un fi let de gaz peut entièrement se faire au banc d essai, alors que sans ce type de machine, ce travail doit être réalisé sur circuit. L arrivée des moteurs diesel dans beaucoup de catégories, justifi e également l utilisation de ce type de machine. Enfi n, les machines asynchrones permettent d entraîner un moteur sans combustion afi n de mesurer (et d optimiser) les pertes par frottements des différents organes, sachant que l optimisation des frottements est une étape incontournable de la préparation d un moteur de compétition. ROTRONICS 39, impasse de l étang - Z.I. des Dragiez 74800 La Roche sur Foron - FRANCE http://www.rotronics.com email:info@rotronics.com Tel:+33 (0)40 030 89 Fax:+33 (0)40 030 97 6/6