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Inertie d'un téléporté Le rôle d'un volant d'inertie sur les temps d’arrêts

#1 L'utilisateur est hors-ligne   manujour 

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Posté 15 octobre 2019 - 23:18

Salutation,

Suite à ce qui s'est dit ici, pour rappel on parlé du choix de motorisation avec réducteur au lieu d'un direct drive, je disais ...

Citation

En ce qui concerne la motorisation, parfois l'exploitant n'a pas le choix, le constructeur ne peux pas proposer le direct drive suivant le profil de la ligne. Sur l'arbre rapide du réducteur, il y a le disque du frein de service qu'on appelle aussi le volant d'inertie et ce n'est pas pour rien. En effet, ce volant joue un rôle pas négligeable dans l'inertie de l'appareil, un frein mécanique doit pouvoir arrêter l'appareil rapidement avec la ligne vide (ou chargé côté descente dans certain cas) mais sans pilé côté montée 100% chargé. Le volant d'inertie permet de réduire cette amplitude de temps de freinage sur les différents cas de charge, mais quand il n'y a plus ce volant d'inertie comme dans un direct drive l'affaire se corse.


J'ouvre donc ce topic pour tenter d'expliquer différemment. La ligne d'un téléporté a une inertie brut, le frein de service ou de poulie l'un comme l'autre de façon indépendant doit l’arrêter dans un temps limité (ex: 10s max) ligne vide (ou chargés à la descente dans certain cas), mais quand la ligne est chargé à la montée c'est une force supplémentaire à celle du freinage et le temps d’arrêt ne doit pas être trop cours (ex: 4s min) pour éviter des mouvements dangereux sur a ligne. Par exemple avec votre voiture, pour l'arrêter vous appliqués tel force sur les freins sur une route plate à tel vitesse et elle s'arrête sur une distance X, et même chose mais sur une route montante la distance d’arrêts n'est plus la même.
Le volant d'inertie sur l'arbre rapide du réducteur permet donc de rajouter de l'inertie sur le téléporté et évite les arrêts trop brutale ligne chargé à la montée, certes le temps d’arrêt s'allonge avec la ligne vide donc il faut mettre une frein plus puissant qui diminuera encore le temps d'arrêts dans l'autre cas mais pas de façon défavorable. Il y aura toujours une différence de temps d'arrêt entre les différents cas de charge, le but du volant d'inertie et de réduire cette différence, c'est un jeux de calcul entre puissance de freinage et énergie cinétique mais je ne pourrai en dire plus.
Et donc, sur une motorisation direct drive, il n'y a plus cette énergie cinétique supplémentaire.
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#2 L'utilisateur est hors-ligne   SBfan 

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Posté 16 octobre 2019 - 12:18

Merci pour ces explications ! :)

J'ai une question qui n'a rien à voir avec le freinage, au contraire:
Comment une remontée chargée à fond du côté montée (vacances scolaires par ex) arrive à repartir sans aucune difficulté ?
Je m'explique, lors d'un arrêt d'urgence (skieur qui tombe au départ par ex) le frein de poulie se serre puis une fois l'appareil immobilisé, le frein de service se bloque sur le volant d'inertie, mais lorsque l'appareil redémarre, il faut libérer celui-ci ...
Est-ce que le moteur se met en route,alors que le volant d'inertie est encore bloqué, histoire d'avoir une puissance suffisante lors que ce frein s'ouvrira; ou bien est-ce que le frein de service s'ouvre et le moteur se met en marche, et là est l'utilité des cliquets anti-retour; et donc dans ce cas, aucun frein d'actif ?

Merci d'avance pour les explications qui permettront de m'éclairer :)

EDIT: Désolé si le sujet existe déjà, je ne savais pas :unsure:

Ce message a été modifié par superrm74 - 16 octobre 2019 - 12:19 .

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#3 L'utilisateur est hors-ligne   shuntage 

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Posté 16 octobre 2019 - 18:22

il n'y a plus de cliquet sur les appareils depuis un bon moment . le moteur par puis le frein 1 s'ouvre . cela s'entend tres bien sur les appareil qui on encore un frein 1 sur l'arbre rapide ( pommier )
enfin c'est un peu pareil que quand tu fais un démarrage en cote bien raide et bien chargé

l'energie cinetique de l'arbre rapide et relativement faible par rapport a celle de la ligne ... et puis pour géré les temps d'arrets on à des electrovannes de modulations sur les centrales de frein de poulie .
vous savez, moi je ne crois pas qu’il y ait de bonne ou de mauvaise situation. Moi, si je devais résumer ma vie aujourd’hui avec vous, je dirais que c’est d’abord des rencontres, des gens qui m’ont tendu la main, peut-être à un moment où je ne pouvais pas, où j’étais seul chez moi. Et c’est assez curieux de se dire que les hasards, les rencontres forgent une destinée… Parce que quand on a le goût de la chose, quand on a le goût de la chose bien faite, le beau geste, parfois on ne trouve pas l’interlocuteur en face, je dirais, le miroir qui vous aide à avancer. Alors ce n’est pas mon cas, comme je le disais là, puisque moi au contraire, j’ai pu ; et je dis merci à la vie, je lui dis merci, je chante la vie, je danse la vie… Je ne suis qu’amour ! Et finalement, quand beaucoup de gens aujourd’hui me disent « Mais comment fais-tu pour avoir cette humanité ? », eh ben je leur réponds très simplement, je leur dis que c’est ce goût de l’amour, ce goût donc qui m’a poussé aujourd’hui à entreprendre une construction mécanique, mais demain, qui sait, peut-être seulement à me mettre au service de la communauté, à faire le don, le don de soi…
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#4 L'utilisateur est hors-ligne   jfd_ 

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Posté 17 octobre 2019 - 00:09

@manujour : Thanks pour ce sujet.

Au vu de ce que tu indiques, je ne vois toujours pas pourquoi tu écrivais clairement qu'un moteur lent ne pouvait assumer certains profils de ligne. Cela n'est pas exact. Le choix de la motorisation reste un choix du ressort de l'autorité exploitante au moment de la construction.

Comme l'indique shuntage, un volant, même en le dimensionnant généreusement, par rapport à la masse en mouvement d'une ligne chargée, c'est l'épaisseur du trait, pas plus.
Coté freinage sur un moteur lent, tous les freins de poulie ne suivent pas la même loi de commande. Grâce aux logiciels des automates qui gèrent les modulation des puissance de freinage, on obtient le comportement que l'on veut.

@superrm: sur une remontée récente, il y a prémagnétisation du moteur avant l'ouverture des freins. De la sorte, à leur ouverture, il y a présent le couple contre-entrainant qui va bien pour ne pas (ou quasiment pas) partir en arrière même dans un cas de ligne montante chargée au maximum. Immédiatement après l'ouverture de freins, le couple moteur est accru. C'est géré informatiquement et par l'électronique de puissance.

Ce message a été modifié par jfd_ - 17 octobre 2019 - 00:09 .

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#5 L'utilisateur est hors-ligne   benbel 

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Posté 17 octobre 2019 - 23:00

Je reprends ici un message que Velro vient de publier dans le sujet du chantier du TSD6B du Col du Pouce, à l'origine de cette discussion :

Voir le messageVelro, le 17 octobre 2019 - 22:46 , dit :

manujour a raison, pour certaines RM, l'inertie totale avec un entraînement direct est insuffisante, ce qui implique alors le recours à un entraînement classique avec réducteur afin de remplir les exigences réglementaires avec une conception traditionnelle des systèmes de freins mécaniques.

Pour une RM à mouvement continu, la contribution du volant d'inertie faisant office de disque de frein pour le frein de service sur l'arbre rapide (moteur asynchrone 4 pôles avec une vitesse angulaire d'environ 1500 1/mn à vitesse de marche nominale de la ligne) peut correspondre à une masse d'environ 20000 kg rapporté au câble. Ainsi la contribution à l'inertie totale de l'installation d'une volant relativement petit mais tournant à une vitesse de rotation élevée est tout sauf négligeable.

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#6 L'utilisateur est hors-ligne   Velro 

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Posté 17 octobre 2019 - 23:27

Voir le messagejfd_, le 17 octobre 2019 - 00:09 , dit :

Comme l'indique shuntage, un volant, même en le dimensionnant généreusement, par rapport à la masse en mouvement d'une ligne chargée, c'est l'épaisseur du trait, pas plus.

Selon les cas, un volant d'inertie de RM à mouvement continu faisant office de disque de frein pour le frein de service sur l'arbre rapide (donc côté moteur) peut représenter env. 20000 kg rapportés au câble. La contribution du volant d'inertie est alors tout sauf négligeable, dans cet exemple cela correspond à 250 usagers de 80 kg et équivaut également à un multiple de la contribution totalisée par les poulies motrice et retour, quand bien même ces poulies principales sont des pièces beaucoup plus grandes et lourdes que le volant d'inertie de cet exemple.

Ces 20000 kg correspondent d'ailleurs souvent également à une part non négligeable de la masse du câble porteur-tracteur.

La quantification de la contribution des parties tournantes à vitesse angulaire élevée à l'inertie totale d'une RM n'est pas très intuitive vu que dans cet exemple un disque métallique de relativement petite taille tournant aux alentours de 1500 tours par minute représente une énergie cinétique identique à env. 20 tonnes déplacés à la vitesse de marche nominale de la ligne.

Je laisse à d'autres le soin de calculer le moment d'inertie d'une poulie motrice qui correspondrait à une masse de 20000 kg rapportée au câble porteur-tracteur.

Une inertie insuffisante est un facteur limitant le recours à un entraînement direct dans certains cas (p.ex. RM à mouvement continu genre TSD, TC et TSF avec freins de conception classique).
Avec une concept de freins traditionnel CEN l'entraînement est parfois rendu impossible de par une inertie insuffisante de l'installation dans certains cas de charge.

Sur un arbre rapide il est aisé d'augmenter l'inertie de quelques tonnes (masse rapportée au câble), sur un arbre lent (poulie motrie) c'est rapidement techniquement irréaliste. Le problème se pose en particulier pour certains types de RM comme p.ex. les TPH à va-et-vient.


Les moteurs asynchrones sont prémagnétisés avant la reprise de la charge, la durée de prémagnétisation dépend de la taille du moteur (au plus quelques secondes). Au moment de la reprise de la charge, le variateur de fréquence régule pour une vitesse angulaire initiale nulle avant que la rampe d'accélération ne soit initiée. Selon notamment le dimensionnement, le modèle de variateur, la paramétrisation, la régulation et le feedback de position du rotor, l'on peut percevoir une faible rotation dans le sens contraire de la marche lors de la mise en mouvement (au plus quelques degrés pour des entraînements rapides bien conçus et paramétrisés correctement, dans certains cas l'on ne perçoit quasiment rien et en aval du réducteur ce mouvement n'est plus perceptible).
On notera en passant qu'assez bizarrement il existe des entraînements de RM à mouvement continu avec variateur de fréquence sans feedback codeur moteur pour le variateur même.

Les codeurs incrémentaux à arbre creux des moteurs asynchrones normalisés ou transnormalisés sont souvent montés en usine (option du constructeur du moteur) et cachés sous la cloche de la ventilation forcée et ne sont ainsi pas visibles directement depuis l'extérieur.


La reprise de couple lors de l'ouverture d'un frein de maintien mécanique est courante dans divers domaines, soit notamment pour les treuils de levage, entraînements d'ascenseurs, etc. Certains variateurs de fréquence disposent de logiciels spécialisés pour ce type d'application mais pour les RM on peut généralement utiliser le firmware normal. Dans certains cas on rajoute des parties de programme (en langage propriétaire plus ou moins rudimentaire ou alors sur une base automate programmable genre IEC 1131).

La partie entraînement n'est pas vraiment spécifique aux RM car elle rejoint ce qui se fait dans d'autres domaines industriels même si chaque domaine requiert des connaissances pratiques spécifiques pour la mise en service (en particulier l'optimisation des paramètres).


Edité:
Je n'avais pas vu le message de benbel avant de poster.

Ce message a été modifié par Velro - 17 octobre 2019 - 23:32 .

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#7 L'utilisateur est hors-ligne   manujour 

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Posté 18 octobre 2019 - 23:35

Merci pour vos contributions à ce topic. Certe il y a des freins qui sont modulés, ça repouse les limites mais ça ne les suprimes pas, et que cette modulation repose sur des automates je ne suis pas trop pour (avis personnel). J'ajoute que le frein doit aussi être assez puissant pour retenir la ligne chargée à la montée et le volant d'inertie évite que l'appareil pile. Peut être que j'exagère un peu la part du rôle du volant d'inertie dans ma tête, mais vue la taille de certain disque qui tourne à plus de 1000 tr/min, c'est difficile d'admettre pour moi que c'est négligeable.
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#8 L'utilisateur est hors-ligne   jfd_ 

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Posté 19 octobre 2019 - 00:05

Voir le messageVelro, le 17 octobre 2019 - 23:27 , dit :

.../...

Une inertie insuffisante est un facteur limitant le recours à un entraînement direct dans certains cas (p.ex. RM à mouvement continu genre TSD, TC et TSF avec freins de conception classique).
Avec une concept de freins traditionnel CEN l'entraînement est parfois rendu impossible de par une inertie insuffisante de l'installation dans certains cas de charge.
.../...
Je ne vois aucun constructeur (un tant soit peu sérieux s'entend bien sur) aller monter un entrainement direct avec des freins sur la poulie motrice dont le fonctionnement n'a pas été adapté à ce type d'entrainement. Justement, pour pallier cette absence d'inertie mécanique, aucune pièce n'étant en rotation rapide. De fait, avec ces entrainements au niveau des RMs, on a toujours au moins deux circuits qui agissent avec des modes différentiés.


Précision : je n'ai en tête dans mon esprit que les matériels à mvt continu.

Pour l'inertie, 20t, c'est avec un disque relativement conséquent (si je ne me suis pas trompé dans mon approximation faite avant d'écrireImage IPB ). Sur des entrainements on va dire récents (<10 ans), j'ai plutôt vu la tailles des disques s'amenuiser par rapport à ce que l'on voyait il y a une trentaine d'années. C'est pour cela que j'ai parlé d'épaisseur du trait en mettant en regard le fait que l'on ne fait plus guère que des TSD/TCD. Machines dont la vitesse du câble est de plus en plus rapide, flirtant avec *3 actuellement par rapport à un TSF et dont les sièges dépassent parfois plus de 700kg pièce.


Edit : pas vu la réponse manujour : pour la modulation de freinage, sois assuré que le logiciel d'un automate récent est largement plus performant que ce que l'on peut faire en manuel.

Ce message a été modifié par jfd_ - 19 octobre 2019 - 00:08 .

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#9 L'utilisateur est hors-ligne   shuntage 

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Posté 19 octobre 2019 - 10:33

quand tu pile avec ta bagnole: les frein modulent ( abs ) et ça fonctionne tres bien . donc je vois pas pourquoi ça ne marcherai pas sur les frein de poulie .

la seule chose qui me gene un peu avec les systeme direct drive c'est que on est obligé de mettre tout les freins sur la meme piste ça ce ne change pas grand chose mais si on pollue la piste , tout les frein vont perdre en capacité
vous savez, moi je ne crois pas qu’il y ait de bonne ou de mauvaise situation. Moi, si je devais résumer ma vie aujourd’hui avec vous, je dirais que c’est d’abord des rencontres, des gens qui m’ont tendu la main, peut-être à un moment où je ne pouvais pas, où j’étais seul chez moi. Et c’est assez curieux de se dire que les hasards, les rencontres forgent une destinée… Parce que quand on a le goût de la chose, quand on a le goût de la chose bien faite, le beau geste, parfois on ne trouve pas l’interlocuteur en face, je dirais, le miroir qui vous aide à avancer. Alors ce n’est pas mon cas, comme je le disais là, puisque moi au contraire, j’ai pu ; et je dis merci à la vie, je lui dis merci, je chante la vie, je danse la vie… Je ne suis qu’amour ! Et finalement, quand beaucoup de gens aujourd’hui me disent « Mais comment fais-tu pour avoir cette humanité ? », eh ben je leur réponds très simplement, je leur dis que c’est ce goût de l’amour, ce goût donc qui m’a poussé aujourd’hui à entreprendre une construction mécanique, mais demain, qui sait, peut-être seulement à me mettre au service de la communauté, à faire le don, le don de soi…
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#10 L'utilisateur est hors-ligne   manujour 

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Posté 19 octobre 2019 - 20:23

L'ABS empêche que tes roues bloquent et glissent sur la neige par exemple quand tu freine. C'est toi qui régule tes freins quant tu appuis sur la pédale, c'est toi qui choisit la valeur de la force que tu applique sur les plaquettes et non un automate. Les freins d'une voiture ne fonctionnent pas ceux d'une RM, expliquation (en particulier le paragraphe "Freins à sécurité positive") ici, au passage bravo à la rédaction de cette page en lien.
Du coup, comment peux fonctionner la régulation des friens ? De base les freins fonctionnent en tout ou rien, non ? Désolé, c'est un peu hors sujet, je m'en arrête là.
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#11 L'utilisateur est hors-ligne   shuntage 

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Posté 20 octobre 2019 - 18:26

heu en automobile il ya un calculateur pour l' ABS . la regulation ne sert pas a la meme chose que sur une RM mais le principe et le meme .
apres pour le reglage il les mecanos touchent electro et/ou les reglages de pressions pendant les essais en charges .
je ne suis pas trop spécialiste des frein j'ai juste fait du demontage controle remontage dans le cadre de GI mais pas de reglage .
vous savez, moi je ne crois pas qu’il y ait de bonne ou de mauvaise situation. Moi, si je devais résumer ma vie aujourd’hui avec vous, je dirais que c’est d’abord des rencontres, des gens qui m’ont tendu la main, peut-être à un moment où je ne pouvais pas, où j’étais seul chez moi. Et c’est assez curieux de se dire que les hasards, les rencontres forgent une destinée… Parce que quand on a le goût de la chose, quand on a le goût de la chose bien faite, le beau geste, parfois on ne trouve pas l’interlocuteur en face, je dirais, le miroir qui vous aide à avancer. Alors ce n’est pas mon cas, comme je le disais là, puisque moi au contraire, j’ai pu ; et je dis merci à la vie, je lui dis merci, je chante la vie, je danse la vie… Je ne suis qu’amour ! Et finalement, quand beaucoup de gens aujourd’hui me disent « Mais comment fais-tu pour avoir cette humanité ? », eh ben je leur réponds très simplement, je leur dis que c’est ce goût de l’amour, ce goût donc qui m’a poussé aujourd’hui à entreprendre une construction mécanique, mais demain, qui sait, peut-être seulement à me mettre au service de la communauté, à faire le don, le don de soi…
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#12 L'utilisateur est hors-ligne   Velro 

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Posté 21 octobre 2019 - 00:48

Voir le messagejfd_, le 19 octobre 2019 - 00:05 , dit :

Je ne vois aucun constructeur (un tant soit peu sérieux s'entend bien sur) aller monter un entrainement direct avec des freins sur la poulie motrice dont le fonctionnement n'a pas été adapté à ce type d'entrainement. Justement, pour pallier cette absence d'inertie mécanique, aucune pièce n'étant en rotation rapide. De fait, avec ces entrainements au niveau des RMs, on a toujours au moins deux circuits qui agissent avec des modes différentiés.

Je n'ai évidemment pas mis en question le bien-fondé de l'option d'entraînement direct si celle-ci est proposée dans le cadre d'un projet donné. Le constructeur détermine au cas par cas si un entraînement direct est envisageable ou non (du moins du moment que le client envisage cette variante). Dans de nombreux cas de RM à mouvement continu, le profil en long de la ligne et les cas de charge exigés permettent d'envisager aussi bien un entraînement traditionnel que direct, il appartient alors au client de décider. Chacune de ces deux variantes présente aussi bien des avantages que des inconvénients. A noter qu'il est ici question uniquement des entraînements réellement directs, c.à.d. sans aucun étage de réduction à engrenage.


L'inertie d'une RM, soit en quelque sorte, en simplifiant, le total des masse en mouvement, est déterminante p.ex. pour les calculs d'accélération (dévirage, démarrage avec l'entraînement principal, démarrage avec l'entraînement de secours) et de décélération (déclérération naturelle, freinage mécanique (frein de service, frein de sécurité), freinage par l'entraînement principal, freinage par l'entraînement de secours).

Pour les calculs en régime stabilisé (c.à.d. à vitesse angulaire constante de l'entraînement), l'inertie n'intervient pas, par contre il convient évidemment de tenir compte des frottements et autres pertes de même que des composantes dues à la gravité (Hangabtrieb en allemand) aussi bien pour les régimes transitoires (accélération et décélération) que stabilisés.

Pour une RM donnée, dans le cas d'un frein de sécurité non régulé (cas le plus courant), le couple de freinage exercé sur la ou les poulies par le frein de sécurité (en tant que système, ce indépendamment du nombre effectif de pinces de freins installées) est fixé par la précharge des ressorts et ne peut être varié durant l'exploitation. On tient compte d'une usure maximale des garnitures pour ce qui est de la force exercée par les ressorts.

Les normes imposent une valeur minimale et maximale de décélération pour le frein de sécurité et ce quelles que soient les conditions d'exploitation (p.ex. combinaisons les plus favorable/défavorables de cas de charge, tension du câble et température).
Si la différence d'inertie entre la RM vide et à pleine charge est très importante, pour une force de freinage déterminée (pour rappel: non modifiable en exploitation), la déclération pourra p.ex. être proche de la valeur minimale à pleine charge mais malgré tout encore trop élevée à vide.
En pareil cas, la solution la plus simple consiste à augmenter de quelques kg.m2 l'inertie au niveau de l'arbre rapide de l'entraînement, ce qui représente souvent quelques tonnes de masse en mouvement. Avec entraînement direct, faute d'arbre rapide, on ne peut augmenter la masse en mouvement de cette façon et augmenter de façon significative la masse en mouvement en augmentant l'inertie côté poulie motrice est illusoire en pratique.

Je n'ai pas données techniques du TPH120+1 Eibsee - Zugspitze mais je suppose que la masse équivalente des deux volants d'inertie (accouplements) de l'entraînement double dépasse le total des autres masses en mouvement (véhicules y.c. galets des chariots, câbles tracteurs inférieur et supérieur, galets de station et de ligne, poulies motriecs et de déviation, etc.).


Le volant auquel je faisais allusion plus haut est de taille modeste, la masse équivalente (20000 kg dans mon exemple) est beaucoup plus élevée que la masse du volant même (inertie d'env. 20 kg.m2, la masse du volant dépend de la répartition de la masse autour de l'axe de rotation).

Je ne sais plus si je l'avais mentionné, la quantification des moments d'inertie n'est souvent pas très intuitive, p.ex. un réducteur de très grand TPH125 à va-et-vient d'env. 6 tonnes (sans conditionneur d'huile) a une inertie typiquement inférieure à 2 kg.m2 rapporté à l'arbre rapide, soit env. 1/10 de l'inertie d'un volant pouvant équiper une RM à mouvement continu.
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