[prigaud]

Bonjour,

Enseignant en électrotechnique (pas très mécanicien !)
Je cherche a justifier la puissance du moteur (de façon simplifier) avec les info données :

Voici les caractéristiques techniques de cet appareil : altiport de meribel
• Longueur : 1414 m
• Altitude au départ : 1718 m
• Altitude à l'arrivée : 1994 m
• Dénivellée : 276 m
• Vitesse en ligne : 5 m/s
• Vitesse en marche de secours : 1.45 m/s
• Débit : 3400 p/h
• Distance entre les véhicules : 42.35 m
• Nombre de véhicules : 74
• Capacité des véhicules : Sièges 8 places
• Durée du trajet : 4 min 43 s
• Poids d'un siège : 650 daN
• Puissance du moteur principal : 500 kw
• Puissance du moteur de secours : 183 ch
• Réducteur : PK 350
• Emplacement de la station motrice : Amont
• Emplacement de la station retour : Aval
• Pylones : 16
• Diamètre du câble : 45 mm
• Largeur de la ligne : 7.2 m
• Tension admissible du vérin : 45 500 daN
• Présence d'un tapis d'embarquement.

Je retrouve la distance entre les véhicules, j’ai prix un poids moyen d'une personne de 75 kg (8 x 75 + 650 = siége chargé)
Je retrouve une force de traction (force des sièges chargé – force des sièges à vide) 22000N et si la puissance est la force de traction x vitesse je trouve une puissance de 100 kw, très loin de 500 kw.

Comment retrouve-t-on cette valeur ?

De plus pour info est-ce que la largeur de la ligne correspond au diamètre de la poulie (que vaut-elle approximativement ici)

Quel est le rapport de réduction du réducteur PK350 dans ce TSD8 ?

Merci à tous

Philippe

[Thomas]

Bonsoir,

quelques éléments de réponse :

tout d'abord, concernant la masse des passagers. la norme veut qu'on utilise des personnes de 80kg.
la masse des passagers est donc de 8*80=640kg à ajouter aux 650 kg d'un siège vide.

Ensuite, la puissance installée dépend du profil de la ligne, si elle redescend, c'est autant de puissance dont on aura besoin pour remonter ce qu'on avait descendu.
Ensuite, 100 ou même 200kW, c'est peut être la puissance nécessaire en fonctionnement en régime permanent.

Mais il faut que le télésiège puisse démarrer avec sa ligne chargée à 100% sur le brin montant.
On a donc en gros deux puissances, la puissance en régime permanent et la puissance en régime transitoire ou au démarrage.
La ligne a une inertie non négligeable. Une grosse masse qu'il faut mettre en mouvement, et qui plus est en montée ce qui nécessite une puissance supplémentaire loin d'être négligeable.

D'où les grosses différences trouvées.

La largeur de la voie ne correspond pas au diamètre des poulies (motrices ou retour) chez Poma. Avec une voie de 7200 on peut espérer une poulie de 5500 de diamètre environ.

Enfin, le rapport de réduction d'un réducteur PK350 est très variable. Il dépend de l'utilisation qu'on en fait. le 350 derrière le PK de Poma Kissling est révélateur du couple que peut encaisser le réducteur. On peut s'attendre à un rapport de réduction de l'ordre de 60:1 sur ce genre d'installation. Bien sur, à moins de visiter le treuil ou à avoir entre les mains les notices de ce TSD avec toutes ses caractéristiques, on ne peut pas connaître ce rapport de réduction.

Voila, en espérant avoir éclairci quelques points...

[fufu]

J'ai fait le calcul l'an dernier mais dans le cas parfaitement inverse du tiens. L'appareil (Un TSD4) étant en régime établi à 5m/s, je cherchais la puissance à dissiper par le frein pour l'arrêter dans les temps impartis par la réglementation.

Avec un théorème de l'énergie puissance (Somme des puissances = dérivée de l'énergie cinétique par rapport au temps), ca se fait très bien. Rechercher la puissance du moteur (Au démarrage, donc, puisque c'est le cas le plus défavorable) doit donc se faire exactement de la même manière.

Cela dit, le rapport de réduction du réducteur est un paramètre effectivement indispensable. A moins d'avoir la vitesse de rotation du moteur, mais là aussi il faut aller voir sur place. Il faut aussi s'amuser à connaître l'inertie de toutes les pièces en mouvement :
- Rotor du moteur
- Volant d'inertie si il existe
- Réducteur (Pas si négligeable que ça dans certains cas...)
- Poulies (Très lourdes)
- Galets en ligne (Nombreux !!! => Pas négligeables du tout)
- Véhicules + Passagers, bien sûr
- Câble

Sur un appareil debrayable, toute la cinématique de gare (Lanceurs, ralentisseurs, contour) est également à prendre en compte, mais c'est compliqué d'avoir les données. D'autant plus que chaque pneu a une vitesse différente de celle de son voisin, je ne te raconte pas la galère... je l'ai donc volontairement éclipsée.

Au final, j'ai trouvé un résultat tout à fait correct complètement cohérent avec la réalité. Mais cela est passé par de longues heures de recherche de la caractéristique des pièces... Pour l'appareil que tu étudies, Poma comme le mien, on ne doit pas être très éloigné l'un de l'autre pour mal mal de ces pièces. A voir donc si on peut faire des parallèles.

Voilà, pour résumer : Comme te l'as dit Thomas, considerer la phase transitoire, et mon exemple de calcul, dont je suis persuadé que tu peux l'utiliser.

Si tu as besoind 'autre chose ou que je te montre plus en détails, n'hésites pas

[mb7084]

Pour répondre à prigaut

Le premier calcul est ,sans tenir compte des frottements et autres ,rendement etc... =

3400p /h /3600 = 0.9444444p/seconde , la personne etant de 80Kg reglementaire .Donc il arrive au sommet de l'appareil 0.944444*80* 9.81=741.2 N /s
la denivellation etant de 276 m il faut 276m*741.2=204571 w donc au mini 204 kw

A suivre pour déterminer la puissance reelle

[mb7084]

Maintenant que la puissance pour gravitée est calculée,il reste deux puissances a déterminer: la puissance pour les frottements(galets,poulies,réducteur,lanceurs) et la puissance pour les inerties(galets,lanceurs,poulies et partie gv du treuil,si volant grosse inertie)
Pour la puissance des inerties,il faut preciser deux choses,1 si l'accéleration est linéaire,la puissance est bien celle des inerties mais uniquement à l'approche de la vitesse maxi,pour les vitesses en dessous ,le couple est present mais pas la vitesse ,donc pas la puissance. 2 Si la courbe d'accélération est en S ,en terme de puissance,celle ci pourrait etre plus faible,gamma + faible vers la GV.Mais pour ce genre de régulation,il faut un moteur puissant pour donner un gros couple
à toutes les vitesses,petites comme grandes,contrairement à une regulation hydrau par exemple ou le rapport de reduction change(ou boite vitesses automobile)
La puissance du moteur peut etre surdimensionnée,si le constructeur n'a pas le bon rapport de réduction pour son réducteur , le moteur tournant jamais à sa vitesse et puissance nominales,

[Thomas]

Merci pour ces précisions MB.

de nombreuses pistes de recherche...

tout ce travail étant de nos jours réalisé par des gros calculateurs chez les constructeurs ... mais il faut bien des cerveaux pour mettre au point les programme et savoir les utiliser..

[mb7084]

J'ai complètement oublié dans les inerties,la masse des passagers ,des sieges et du câble
D'autre part ,pour répondre à Thomas ,pas ou a fait convaincu pour les gros calculateurs,je dirais de petits programmes et la calculette
cela reste des problèmes de mécanique classique.Il est certain que tout constructeur a un programme,il sort même le prix au bout, en entrant
la grosseur et le tempérament du client

[jfd_]

Question qui peut être est con : vous êtes certains que le dimensionnement moteur soit fait au 1/4 de poil? Parce qu'au delà de la puissance brute, il faut aussi parler de l'environnement aérolique de la ligne et du couple de démarrage. Or là, si je ne me trompe, le besoin dimensionnant est le redémarrage de la machine, ligne montante chagé à fond. Il faut donc un gros couple pour décoller la charge. Avec les moteurs DC, pas de souci, le couple est là très vite (surtout qu'avec les redreseurs commandés, on fait ce que l'on veut). Mais avec des moteurs triphasés, n'est-il pas plus simple de marger largement la puissance pour avoir le couple nécessaire (quitte à utiliser le moteur avec de la marge en régime de fonctionnement établi)?

[mb7084]

Citation de jfd_


Question qui peut être est con : vous êtes certains que le dimensionnement moteur soit fait au 1/4 de poil?

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Non ,je suis même certain que le constructeur se donne une reserve non negligeable

[Thomas]

Pour rebondir un peu sur l'histoire des gros calculateurs, que je me justifie un peu, je vais redire ce que j'ai dit à fufu à l'instant sur MSN qui me disait la même chose, il me disait "c'est de la simple application numérique".
Je n'ai pas non plus dit le contraire, mais je me basais surtout sur l'organisation d'une entreprise.
Généralement, sur leurs réseaux informatiques, ils ont un calculateur central qui est aussi bien chargé de faire des gros gros calculs que des calculs moins lourds, et autour de ce gros calculateurs gravitent tout une somme d'autres unités qui servent à récupérer les calculs mais également dire quoi faire au calculateur ...

Donc, même si le calcul là ne nécessite pas des puissances de calculs énormes, ils doivent toute fois êtres faits quand même sur ces grosses unités de calcul et pas sur le PC portable du chef de projet .. (exemple)
enfin, mon idée était là ...

Après, l'architecture que j'ai présenté est l'architecture de nombreuses entreprises dans lesquelles on fait des gros calculs (mécanique ou autre), je ne saurais dire si les constructeurs de rm possèdent la même architecture informatique ...

Oui, de toute manière, chaque constructeur développe son propre programme qui englobe différents modules, comme MB l'a dit à l'instant ...
après, l'oeil averti de l'homme devra aller à la pèche aux erreurs et incohérences, même si l'expérience est déjà bien fournie (c'est pas les premières rm qu'on construit depuis qu'on a des ordinateurs ..)

Si j'ai un peu de temps j'essayerai de vous présenter quelques chiffres comparatifs entre deux télécabines semblables donc les puissances sont à quelques dizaines de kW identiques, mais dont les géométries de ligne diffèrent énormément (300m de déniv de différence et 1500m de ligne de différence en gros)

[mb7084]

Pour finir les réponses sur la puissance à l'attention de prigaud

Il faut dire que si il existe un volant d'inertie en rapport avec l'installation
La puissance pour les inerties est sensiblement à80% de la puissance gravitaire soit dans le cas cité=204*0.8=160kw
la puissance pour les frottements est ------------à40%------------------------------------------------------204*0.4= 80kww
Donc puissance nécessaire en fin d'accélération=200+160+80=440kw
En régime établi 280kw

[mb7084]

Petit oubli


Puissance des inerties ,prendre gamma =0.3

[Velro]

Le calcul d'entraînements n'est pas une science exacte car nombre de facteurs ne sont pas modélisables avec précision. En pratique on recourt alors souvent à des valeurs empiriques et l'on surdimensionnera de façon raisonnable afin de prévenir des problèmes (surcharges, réduction de durée de vie...) tout en tenant évidemment compte de facteurs économiques (coût d'achat, rendements...). Il existe un support de cours en langue allemande traitant notamment des puissances d'entraînement de TPH et des variations de puissance lors de passages de pylônes (il est téléchargeable gratuitment et légalement).

Afin de limiter les coûts on ne développera pas un réducteur pour chaque application, on tentera de se rabattre sur des conceptions existantes avec quelques rapports de réduction. Pour des applications particulières on développe des réducteurs 100% sur mesure mais en cas de casse les délais de livraison des pièces sont généralement longs.

Pour ce qui est des moteurs, il y a une différence importante entre l'AC et le DC. En asynchrone (donc AC) les moteurs d'entraînement de RM sont généralement à 4 pôles (vitesse de rotation 1'500 1/mn non compte tenu du glissement) et par hauteur d'axe il n'y a que peu de puissances différentes (seule la longueur du moteur changeant). En AC on est ainsi confronté à un choix assez restreint dans l'étagement des puissances et surtout la vitesse au point de fonctionnement nominal est déterminée par le nombre de pôles. En pratique le rendement variera en fonction de la charge et de la fréquence de sortie du variateur de fréquence.

Le cas du moteur DC est différent car il existe une multitude de combinaisons de vitesses et couple (donc différentes vitesses pour une puissance donnée). Ce vaste choix n'est pas forcément un avantage car en cas de remplacement il n'est pas toujours aisé de trouver un moteur équivalent alors qu'en AC pour une hauteur d'axe donnée il n'y a que quekques puissances différentes pour le même nombre de pôles.

La charge d'une RM étant fortement variable, le fabricant doit optimiser l'entraînement pour un point de fonctionnement qu'il définit arbitrairement. En-dehors de ce point de fonctionnement le rendement diminuera. Pour l'AC la variation de rendement à vitesse nominale (fréquence réseau) est néanmoins faible entre 75% et 100% du couple (et donc approximativement 75% à 100% de la puissance, le glissement augmentant avec le couple résistant).

Un aspect très important concerne le rendement des moteurs électriques: certains anciens moteurs ont des rendements sensiblement inférieurs et dans certains cas les économies d'énergie permettent d'amortir leur remplacement en quelques annles, cela concerne toutefois principalement des moteurs exploités en continu (ventilateurs, pompes...).

J'oubliais, il va de soi qu'il est tenu compte des régimes transitoires car il est admissible de charger un moteur au-delà de sa puissance nominale durant des phases transitoires ce pour autant qu'il n'y ait pas de surcharge thermique. La protection du moteur est effectuée d'une part par le variateur de vitesse (simulation numérique du comportement thermique du moteur) et, pour les grands moteurs, d'autre part par des sondes de mesure de température de type PTC (commutation d'alarme, parfois avec pré-alarme, pas de mesure analogique) ou Pt100 (mesure analogique de température). Pour des raisons de fiabilité il est judicieux d'inclure des jeux de sondes redondants. A titre de comparaison, de grands alternateurs (genre 1000 MVA et plus) peuvent avoir plusieurs centaines de sondes de mesure de température. Le moteurs asynchrones de RM ont généralement 3 ou 6 sondes dans les enroulements statoriques.

Ce message a été modifié par Velro - 27 décembre 2007 - 18:37 .

[mb7084]

Velro Écrit 27 12 2007, 17:20

Le calcul d'entraînements n'est pas une science exacte car nombre de facteurs ne sont pas modélisables avec précision. En pratique on recourt alors souvent à
des valeurs empiriques et l'on surdimensionnera de façon raisonnable
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Je ne comprends pas,si la méthode empirique donne de meilleurs résultats que le calcul
Non le calcul peut être précis surtout que nous avons aujourd'hui du materiel de serie,dans bien des cas
Si nous prenons sur le site Poma par exemple le tsd6 herse et le tsd6 index à Chamonix
Mêmes réducteur,câble, débit,vitesse,meme moteur 692 kw avec reserve.Les differences sont denivellation,probablement les appuis en nombres et charges
Donc si nous comparons dans un premier temps les puissances câbles nus ,il est facile d'en déduire la puissance consommée par les diff de charges sur appuis
>donc le coeff de frottement câble/galets( les appareils étant équipés de voltmetre ,amperemetre ,voire même watmetre)
Si nous mettons tous les sieges,changement de charges sur les appuis ,donc recoupage du coeff de frottement,la même chose pour inertie qui donnera frottement genéral ,donc par déduction frottement autres que les galets=poulie réducteur et autres(pour inertie et puissance gravitaire,c'est de la physique pure)
Donc pour le calcul ,le seul doute étant les frott,nous avons tout.et le constructeur a déterminé cela depuis certainement très longtemps en verifiant dans le pire
des cas comme je viens de le montrer
Les mêmes moteurs ,reducteurs,c'est pour tomber dans le standard par excès et pour la limitation des stoks afin de dépanner le client au plus vite

[Velro]

Par empirique je ne voulais pas dire que c'est fait au hasard. Au départ on calcule au mieux mais certaines données sur lesquelles on se base sont empiriques et non issues de modèles mathématiques.

Il n'est pas possible de modéliser avec une très grande précision. Les fabricants disposent évidememnt de données pour estimer les puissances requises mais pour ce type de dimensionnement la précision requise n'est pas très élevée en pratique (quelques % ne jouent pas de rôle car les conditions sont variables). J'ai dimensionné des grands entraînements dans d'autres domaines industriels et l'on ne s'est jamais soucié du % lors des calculs excepté lorsqu'il s'agit des rendements où 1% de gagné ou de perdu peut représenter un coût d'énergie non négligeable. Par contre pour les choix de moteurs on n'est pas au % près, on fait un compromis entre la réserve de puissance requise, le coût d'achat, le rendement, la disponibitlité du matériel etc.

Je suppose même que le calcul de l'entraînement est assez simple car le fabricant applique une "recette de cuisine" bien rôdée pour les installations de série dans laquelle on entre principalement des donnése propres à chaque projet.

Ce message a été modifié par Velro - 03 janvier 2008 - 19:31 .

[mb7084]

Velro Écrit Aujourd'hui, 18:20
Par empirique je ne voulais pas dire que c'est fait au hasard.
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empirisme= plutôt experience ,non mathématique, non physique, mais je n'ai jamais pensé hasard

Ceci dit, bientôt 40 ans apres la pose d'hommes sur la lune et beaucoup d'avancées technologiques,les calculatrices et ordinateurs,je pense que
le resultat , si il est souhaité est inférieur ,en tolérance ,aux quelques % dont vous parlez
Dans les RM,les dépenses comptent comme partout,Faire de la variation hydrau quand on peut faire de la variation elec sur le moteur principal
sauf si l'on veut chauffer le restaurant voisin,je crois que c'est une erreur

[Velro]

Pour toutes les installations et machines complexes il est quasiment impossible de déterminer la puissance requise avec une grande précision (genre inférieur au %). Si la machine a peu d'éléments, genre turbine hydroélectrique alternateurs c'est toutefois possible.

En pratique cela n'est pas non plus requis car on est limité par les modèlse de moteurs disponibles vu qu'en général on se rabat sur du matériel de série, ou du moins qui ne requiert pas de développement spécifique. Ne pas confondre "de série" avec "disponible du stock". L'aspect rendement est lui très important. On peut dimensionner correctement au vu de la puissance sans pour autant faire un choix optimal pour ce qui est du rendement. L'art consiste à faire un choix optimal en tenant compte de la puissance requise ET des rendements.

A titre d'exemple, les entraînements tandem avec deux moteurs ont l'avantage de la redondance mais côté énergie un entraînement mono-moteur est préférable.

Les entraînements hydrauliques à vitesse variable n'ont un bon rendement qu'avec des régulations de cylindrée variable. Toute régulation de type vanne proportionnelle ou servovalve engendre des pertes importantes de par les chuites de pression dans ces composants. Il existe quelques rares TPH à entraînement principal hydrostatique. En entraînement direct (sans réducteur) à vitesse fixe la transmission hydrostatique a un rendement assez bon.