Présentation du banc expérimental Leroy Somer

Le système expérimental utilisé pour réaliser les essais sur les systèmes de trans- mission par courroies est un banc de test de Leroy Somer déjà existant, auquel des modifications ont été apportées pour permettre la meilleure caractérisation possible des défauts de courroies. De la même manière que le banc expérimental utilisé au Laplace et présenté dans le chapitre 4, ce banc de test est composé d’une chaine de puissance et d’une chaine de mesure qui sont détaillées dans cette section.

Éléments de puissance

La partie électromécanique du banc expérimental Leroy Somer utilisé dans ce chapitre pour la détection des défauts de courroies est illustrée en partie sur la figure 5.3.

Moteur asynchrone Machine à courant continu

Figure 5.3 – Représentation du banc de test Leroy Somer instrumenté pour la détection des défauts de courroies. Moteur asynchrone (droite), système de trans- mission par poulies-courroies (milieu) et machine à courant continu (gauche).

Cette partie de puissance est notamment composée :

→ d’un variateur de vitesse Leroy Somer de référence MD2S 60T associé à son système d’alimentation et permettant d’alimenter le moteur asynchrone testé. Le fonctionnement en boucle ouverte (loi V/f) a été utilisé pour l’ensemble des essais réalisés dans ce chapitre. Les caractéristiques détaillées du variateur de vitesse utilisé sont fournies en annexe A.2.1.

→ d’un moteur asynchrone Leroy Somer de référence LS 200 LT d’une puis- sance de 30 kW. Contrairement aux deux moteurs utilisés dans le chapitre 4, celui-ci possède une seule paire de pôles et sa vitesse nominale est de 2952 tr.min−1. Les caractéristiques détaillées de ce moteur sont fournies en annexe A.2.2.

→ d’une machine à courant continu Leroy Somer de référence LSK 132 M. Cette MCC, associée à son alimentation, permet de régler le niveau de couple imposé au MAs. Les caractéristiques détaillées de cette machine sont fournies en annexe A.2.3.

→ d’un système de transmission utilisant deux poulies de référence Bush 2517 SPA160-3 (et Bush 2517 SPA250-3 dans le cas du rapport de transmission non-unitaire) et deux courroies trapézoïdales de référence Texrope 1600 SPA (et Texrope 1757 SPA dans le cas du rapport de transmission non-unitaire). Une représentation schématique générale présentant les différents éléments du banc de test Leroy Somer est fournie par la figure 5.4.

entraxe d

MAs MCC

Ωcharge Ωmoteur

Vitesse charge Vitesse moteur& Vibrations

Courants & Tensions Courroies Acquisition Réseau Réseau

Figure 5.4 – Représentation schématique du banc expérimental utilisé pour réaliser la détection de la perte de tension des courroies. La partie relative à l’acquisition et au traitement des mesures est représentée en bleu.

À partir de cette partie de puissance, des essais peuvent être réalisés pour dif- férentes vitesses en faisant varier la consigne du variateur du moteur asynchrone, pour différents niveaux de charges en faisant varier celle du variateur de la machine à courant continu, mais également pour différentes conditions de santé du système. À partir de sa valeur nominale, la tension des courroies trapézoïdales peut en effet être dégradée en diminuant l’entraxe entre le moteur et sa charge, représenté en rouge sur la figure 5.4. Cette opération peut aisément être réalisée à l’aide d’une vis permettant de régler la distance entre la plateforme sur laquelle repose la ma- chine à courant continu et celle sur laquelle est fixée le moteur asynchrone. Cela permet, de la même manière que dans le chapitre 4, d’obtenir des données de grande fiabilité lors des différentes campagnes d’essais puisque les variations que nous pour- ront observer entre le régime de fonctionnement sain et le régime défaillant seront uniquement imputables à la perte de tension des courroies. Enfin, des informations complémentaires sur le banc expérimental Leroy Somer présenté ici sont fournies en annexe A.2.

Éléments de mesure et d’acquisition

Au delà de la partie électromécanique présentée précédemment, le banc de test Leroy Somer intègre également un ensemble d’éléments dédiés aux mesures et à l’acquisition des données représenté en partie sur la figure 5.5.

Figure 5.5 – Représentation du système d’acquisition (droite) et de l’ordinateur utilisé pour la configuration et la sauvegarde des mesures (gauche).

Cette partie est représentée en bleu sur la figure 5.4 et est composée de :

→ trois pinces ampèremétriques (Chauvin Arnoux E3N) permettant de me- surer les trois courants de phase du moteur.

→ trois sondes de tensions donnant les mesures des tensions composées aux bornes du moteur.

→ deux accéléromètres (Dytran 3055A2) permettant de mesurer les vibra- tions axiales et radiales et du moteur.

→ un premier capteur de vitesse (Codeur Hengstler Ri64) placé au niveau de la machine à courant continu et permettant de mesurer la vitesse de rotation de la charge.

→ un second capteur de vitesse (BEI Idéacod GHT 514) placé au niveau du moteur asynchrone et permettant de mesurer la vitesse de rotation du moteur. → un système d’acquisition (UeiDaq DNA-205-AI) comportant 8 voies d’ac- quisition synchrones avec une résolution de 18-bits. Ce système est le même que celui utilisé pour les essais présentés dans le chapitre 4 et ses caractéristiques sont présentées en annexe A.3.

→ un ordinateur d’acquisition avec une interface d’acquisition développée à l’aide du logiciel Labview permettant d’enregistrer les données mesurées et de modifier les paramètres d’acquisition (nombre et durée des enregistrements, fréquence d’échantillonnage, etc.).

À l’aide du système d’acquisition et des différents capteurs présentés dans le paragraphe précédent, des enregistrements des grandeurs utiles à la détection du défaut de courroie peuvent être réalisés. Les grandeurs mesurées et sauvegardées dans chacun de ces enregistrements sont :

→ les trois courants de phase i1(t), i2(t) et i3(t),

→ les trois tensions composées U12(t), U23(t), et U31(t),

→ la vitesse de rotation du moteur asynchrone Ωmoteur(t),

→ la vitesse de rotation de la charge (MCC) Ωcharge(t).

À partir de ces signaux, la fréquence et l’amplitude instantanée des courants statoriques, respectivement notés FI(t) et AI(t), peuvent être calculées à l’aide des courants de phase en utilisant les équations (3.6) et (3.7). De plus, le patinage absolu des courroies sur les poulies, noté PΩ(t), peut être calculé en tours par minute à

l’aide des mesures Ωmoteur(t) et Ωcharge(t) via l’équation 5.1.

PΩ(t) = Ωmoteur(t) −

1 Rt

∗ Ωcharge(t) (5.1)

Le rapport de transmission Rt fourni par l’ensemble poulies-courroies est défini

par l’équation 5.2 avec Dp,charge le diamètre de la poulie côté charge et Dp,moteur

celui de la poulie côté moteur.

Rt=

Dp,moteur

Dp,charge