UN OUTIL GRATUIT AIDE A L’OPTIMISATION ENERGETIQUE DES SYSTEMES D’ENTRAINEMENT

Visualisez l’effet des ajustements des lignes d’entrainement avec le Motor Systems Tool

L’augmentation de l’efficience des systèmes d’entraînement électromécaniques est depuis quelque temps un point d’attention dans les normes et les réglementations européennes. Pour connaître le rendement d’un train d’entraînement, il faut non seulement connaître le rendement du moteur, mais aussi celui des autres composants. L’UGent et l’Institut danois DTI ont développé un outil gratuit qui permet à n’importe quel utilisateur disposant d’un bagage technique de base de réaliser une estimation technique et économique des ajustements dans la ligne d’entraînement en termes de consommation énergétique. L’outil a été baptisé Motor Systems Tool.

UN TRAIN D’ENTRAINEMENT, C’EST PLUS QU’UN MOTEUR

Une entreprise qui se fixe l’objectif d’augmenter l’efficience d’un train d’entraînement, doit choisir les composants optimaux pour l’utilisateur final (les constructeurs de machines, les techniciens de maintenance, …), ce qui n’est pas toujours évident. L’accent est surtout mis (dans certains cas et à juste titre) sur le moteur d’entraînement électrique. La réglementation sur l’utilisation obligatoire de moteurs IE3 pour les machines à induction directes en ligne avec des puissances entre 0,75 et 375 kW y joue sans aucun doute un rôle.

Cependant, une ligne d’entraînement renferme plus qu’un moteur électrique et dans le cadre de la réglementation sur une efficience minimale, on accorde peu d’attention aux autres composants, alors que le moteur est bien souvent couplé à un réducteur ou à une transmission par courroie. On peut dès lors se demander s’il ne faudrait pas investir dans une autre transmission pour améliorer l’efficience de toute la ligne.

L’information sur le rendement des composants est difficilement disponible

Pour pouvoir poser des choix fondés, l’utilisateur a besoin d’information sur le rendement (à charge partielle) des éléments qui composent la ligne d’entraînement. Cette information est souvent difficile à obtenir, voire indisponible, chez le fournisseur de composants. Ce sont surtout les rendements des composants à charge partielle qui sont difficiles à obtenir, voire indisponibles pour l’utilisateur final.

CONNAISSANCES SUR LE RENDEMENT

L’UGent campus Courtrai a mené de nombreuses recherches et prestations de services. Grâce aux mesures réalisées sur des bancs d’essai avec des composants d’entraînement, de vastes connaissances ont été acquises sur le rendement dans la plage de fonctionnement de la plupart des types de moteurs électriques (à régulation de vitesse), des réducteurs et des transmissions par courroie.

Diffuser les connaissances

Le défi fut alors de transmettre ces connaissances, indépendantes de marques, au grand public. A cet égard, une collaboration a vu le jour avec le Teknologisk Institut danois (DTI) qui, à l’instar du groupe de recherche de l’UGent campus Courtrai, propose des activités de recherche et de prestation de services similaires sur les systèmes d’entraînement.

MOTOR SYSTEMS TOOL

La collaboration a résulté dans le développement de l’outil gratuit MSTool (Motor Systems Tool), indépendant de marques. Les résultats des recherches dans le domaine de l’efficience (à charge partielle) des composants d’entraînement électromécaniques y sont rassemblés et mis à la disposition du grand public. Chaque utilisateur disposant d’un bagage technique de base peut réaliser une estimation technique et économique des ajustements dans la ligne d’entraînement en termes de consommation énergétique globale.

Procédure

L’utilisateur commence par introduire les trois éléments de la ligne d’entraînement, c’est-à-dire le moteur, la transmission et le type de charge. Dans le cas des moteurs, les machines à induction classiques et leurs diverses classes de rendement font partie des possibilités, de même que les moteurs synchrones à reluctance récemment développés ultérieurement et les moteurs à aimants permanents. Dans de nombreux cas, ces technologies plus modernes l’emportent (certainement pour le rendement à charge partielle) sur les machines à induction. Pour la transmission, l’utilisateur a le choix entre une transmission directe ou une transmission via différents types de courroies (SPA, SPB, …) ou des réducteurs.

Enfin, il faut encore définir le type de charge, avec un choix entre quatre types de charges standard. Si l’utilisateur possède déjà d’une information détaillée sur les rendements à charge partielle de la charge, il peut l’introduire dans l’outil. Après avoir encodé ces informations, le logiciel affiche une estimation de l’efficience globale du système d’entraînement. Les données en arrière-plan sont basées sur toute une série de mesures effectives provenant des laboratoires d’essai de l’UGent campus Courtrai et de DTI au Danemark, et réalisées sur différents types de réducteurs, de moteurs et de courroies de divers fabricants.

Pas concluant à 100%

Il est impossible de garantir que les résultats reflètent totalement la réalité à quelques pour cent près, car d’autres facteurs – tels que la température, le mode d’assemblage des réducteurs, les différents types de lubrifiants, … – influent sur le rendement global d’un système. Cet outil est unique dans le monde de l’entraînement, car, à partir de n’importe quel point de fonctionnement de votre système d’entraînement, il peut donner une bonne idée, indépendamment de marques, de l’effet des ajustements au niveau de l’efficience d’un système d’entraînement. A partir de là, on peut prendre des décisions économiques et techniques pour améliorer l’efficience du système d’entraînement pendant la phase de conception ou lors d’adaptations de la ligne d’entraînement.

LE CAS DU VENTILATEUR CENTRIFUGE

Les possibilités de l’outil sont présentées avec un exemple de cas à la page suivante et l’illustration ci-dessous. Cet exemple est basé sur une demande d’optimisation réelle d’une entreprise, qui a été réalisée par l’UGent campus Courtrai.

CONCLUSION

On peut conclure que le MSTool permet d'estimer relativement rapidement l'effet sur l'efficacité globale d'un système lors de la simulation de modifications de la ligne d’entraînement. Toutes les options du logiciel n'ont pas été expliquées dans cet article. Par exemple, il est possible d'implémenter différents profils de charge dans le système d'entraînement.

TÉLÉCHARGER MSTOOL?

Le logiciel peut être téléchargé gratuitement sur ce lien. Sur ce site, il est également possible de s’inscrire à une newsletter qui fait le point sur les derniers développements dans le domaine des réglementations et des normes sur l’efficience des systèmes entraînés par des moteurs électriques. Par ailleurs UGent Campus Kortrijk organise des formations personnalisées sur ce thème spécifique à l’attention des entreprises, et notamment sur l’utilisation du MSTool. Contactez alors

steve.dereyne@ugent.be, kurt.stockman@ugent.be of pieter.defreyne@ugent.be.