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Oscillations des câbles porteurs tracteurs

#1 L'utilisateur est hors-ligne   Theob 

  • TK de la Boule de Gomme
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Posté 31 janvier 2013 - 19:50

Bonjour a tous,
Je suis élève en prépa et je dois préparer un exposé d'une dizaine de minutes sur les oscillations des câbles porteurs tracteurs de remontées mécaniques. J'ai déjà réussi a avoir quelques informations sur les causes de ces oscillations mais je n'arrive pas vraiment a voir lesquelles sont prépondérantes!
Voilà ce que j'ai jusqu'à présent:

- Problème avec la forme hélicoïdale des câbles résolu par une augmentation du diamètre du galet (limitée)​ et une modification de la surface des câbles (câbles Perfoma de Fatzer)
-réglage de la profondeur des gorges des galets pour qu’il y ait toujours contact entre câble et galet mais problème dans la pratique (collisions entre les pinces et le galet)
- Réglage du rapport distance entre galets et pas d’hélice du cable (on suppose aucune modification du pas d’hélice (arrive inévitablement car usure et déformation suite à la fixation des pinces)
- Oscillations calmées par ajout de masses additionnelles
- Deux pinces arrivent simultanément sur les pylônes (couples de forces) on peut s’arranger pour que ce phénomène arrive le moins possible
- Phénomène de Bénard- Von Karman (vents sur les câbles)

Si vous auriez quelques informations ou conseils, je vous remercie d'avance!
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#2 L'utilisateur est hors-ligne   Mecaddict 

  • TK Hörnli
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Posté 01 février 2013 - 11:46

Voir le messageTheob, le 31 janvier 2013 - 19:50 , dit :

Bonjour a tous,
Je suis élève en prépa et je dois préparer un exposé d'une dizaine de minutes sur les oscillations des câbles porteurs tracteurs de remontées mécaniques. J'ai déjà réussi a avoir quelques informations sur les causes de ces oscillations mais je n'arrive pas vraiment a voir lesquelles sont prépondérantes!
Voilà ce que j'ai jusqu'à présent:

- Problème avec la forme hélicoïdale des câbles résolu par une augmentation du diamètre du galet (limitée)​ et une modification de la surface des câbles (câbles Perfoma de Fatzer)
-réglage de la profondeur des gorges des galets pour qu’il y ait toujours contact entre câble et galet mais problème dans la pratique (collisions entre les pinces et le galet)
- Réglage du rapport distance entre galets et pas d’hélice du cable (on suppose aucune modification du pas d’hélice (arrive inévitablement car usure et déformation suite à la fixation des pinces)
- Oscillations calmées par ajout de masses additionnelles
- Deux pinces arrivent simultanément sur les pylônes (couples de forces) on peut s’arranger pour que ce phénomène arrive le moins possible
- Phénomène de Bénard- Von Karman (vents sur les câbles)

Si vous auriez quelques informations ou conseils, je vous remercie d'avance!

Bonjour,
concernant le point 2, il y a toujours contact sur des téléportés traditionnels (on exclue donc le cas de téléphériques ou le contact du cable tracteur sur certains galets n'est pas permanent, mais visiblement tu t'axera sur les cables porteurs-tracteurs donc hormis appareils spéciaux (par exemple funitel bouquetin et encore), le contact sur les galets est permanent. sans parler du passage de la pince, plus la gorge est profonde, plus on aura de frottements du cable sur le bandage (vitesse linéaire du fond de gorge et du bord de gorge différente pour à certaine endroit (en particulier à l'endroit ou le cable n'épouse pas le rayon de courbure du galet) une vitesse linéaire du cable différente. => frottements (énergie principalement dissipée sous forme de chaleur.. touchez une bandage de galet qui soit abrité (donc pas forcément en ligne par -20°C) en fin de journée, il sera chaud (et l'usure des bandage commence souvent sur les bords). bref, on s'éloigne.

le point 3 est très important pour ne pas générer de vibrations dans le cable et surtout sur le balancier et donc le pylône, passerelles etc...
Je pense que tu en était arrivé à la conclusion que la distance entre deux galets doit être égale à un multiple du pas de toronnage plus sa moitié (pour que deux galets consécutifs ne soient pas en même temps dans une bosse ou un creux du cable). En tout état de cause, cela provoque une légère oscillation "verticale" du galet d'extrémité (c'est une sorte d'exitateur) mais certainement d'une fréquence trop élevée pour faire rentrer en résonnance la portée de cable adjascente.

Sur les téléportés équipés de cables porteurs tracteurs avec des véhicules réguliers (donc la plupart), la masse des véhicule "taisent" la plupart des oscillations et on en trouvera finalement principalement sur des cables porteurs ou encore mieux sur des cables tracteurs (téléskis et surtout téléphériques) ou les oscillations peuvent être très dangereuses. (fatigue des fils au niveau des mordaches par ex sur un tph).
le film sur le tph de l'aiguille du midi qu'on peut télécharger sur ce site le montre bien à un moment...

Pour limiter les oscilations de cable, on peut changer la fréquence à laquelle le cable rentrera en résonnance (par exemple en changeant sa tension mais on ne peut pas nécessairement faire ce qu'on veut avec la tension d'un cable sur un appareil existant) afin d'avoir une fréquence qu'il sera impossible d'exiter, bien sur l'élimination des causes ou bien placer des ammortisseurs en extrémité de portée pour tuer les grandes fréquences d'oscilation (ça serait par exemple applicable sur le cable tracteur d'un tph)


...

Ce message a été modifié par Mecaddict - 01 février 2013 - 11:48 .

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#3 L'utilisateur est hors-ligne   Theob 

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Posté 23 février 2013 - 23:31

Bonjour, merci beaucoup pour votre aide, suivant votre indication de l'importance du point 2, j'ai réussi a faire une modélisation sur ordinateur pour montrer que ce point est en effet important dans les oscillations du câble! J'ai aussi découvert que la vitesse des câbles de certains télésièges est asservie en vitesse, et je me suis demandé si un mauvais asservissement pouvait créer des oscillations du câble? Est ce que vous auriez des exemples par hasard si ce phénomène est en effet courant? Merci d'avance!
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#4 L'utilisateur est hors-ligne   Velro 

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Posté 24 février 2013 - 15:38

Je ne sais plus si le sujet avait été abordé ici ou non:
http://www.remontees...?showtopic=2572

J'avais une fois répondu en détail à la question mais j'ai viré la réponse ici http://www.remontees...showtopic=12345 car ce n'était pas très correct de la part d'un nouveau tout membre de poser une question sans laisser aucune réponse par la suite.

Effectivement, la paramétrisation du variateur de vitesse peut avoir une influence sur les oscillations et autres phénomènes de pompage plus ou moins désagréables, aussi bien sur des RM à mouvement continu que pour des RM à va-et-vient (surtout TPH, notamment au passage d'ouvrages de ligne causant une forte variation de charge sur l'entraînement, pour les funis c'est moins perceptible de par le faible espacement des galets de guidage du câble tracteur et de lest ainsi que l'absence de changement de pente abrupt). Une mauvaise paramétrisation peut surtout aussi accentuer un phénomème d'oscillation (l'entraînement n'est souvent pas la cause première d'un pompage mais il peut contribuer à l'accentuer ou l'amortir).

Malheureusement les conditions de charge de l'entraînement peuvent très fortement varier, ce qui peut rendre difficile une optimisation de la paramétrisation. Si on avait des oscillations bien reproductibles on pourrait plus facilement programmer des filtres numériques pour atténuer les oscillations. Avec les variateurs haut de gamme genre ABB ACS 800 qui sont utilisés depuis quelques années quasiment pour toutes les grandes RM (y.c. réhabilitations d'entraînements) avec commande Sisag ou Frey on peut paramétriser de façon assez subtile (on peut aussi de plus programmer des blocs dits adaptatifs) mais cela demande une grande expérience et surtout aussi pas mal de de temps; typiquement on utilise un ou plusieurs datalogger(s) interne(s) au variateur pour enregistrer certaines données en temps réel et un datalogger software du logiciel de configuration du variateur pour certaines données en "semi-"temps réel, éventuellement encore en ajoutant un logger (ou DSO) pour surveiller d'autres données (p.ex. vitesse câble avec conversion f/U d'un canal d'un des codeurs).

Commes les conditions de charge varient fortement on doit alors faire un compromis car si on optimise pour un cas de figure (p.ex. pleine charge) cela pourrait p.ex. poser des problèmes à vide.

Pour les grands TPH à va-et-vient équipés d'une commande moderne et d'un entraînement disposant de réserves suffisantes il serait théoriquement possible d'optimiser la gestion de l'entraînement individuellement au passage de chaque ouvrage de ligne (en tenant également compte de la charge vu que celle-ci peut être estimée sur la base du couple à fournir) de façon à rendre moins désagréable le passage des pylônes, surtout en cas de changement de pente important.
Lors d'un changement de pente important au passage d'un ouvrage de ligne de TPH à va-et-vient, la charge sur l'entraînement principal peut varier de façon importante et abrupte, qui tend à créer des à-coups et des oscillations car généralement l'entraînement tente simplement de conserver la valeur consigne de vitesse qui lui est transmise depuis l'automate programmable de la commande; en raison du changement de charge abrupt l'entraînement doit soit augmenter soit réduire le couple rapidement pour que la vitesse ne s'écarte pas trop de la valeur consigne de vitesse (les cas extrêmes seraient théoriquement un calage ou un décrochage). En pratique se produisent alors des oscillations plus ou moins perceptibles.
Evidemment, les oscillations ne sont pas uniquement dues aux passage des ouvrages de ligne.

En pratique les phénomènes de pompage sont assez complexes (j'ignore à quel point on les modélise numériquement, surtout si on tient compte du vent et des nombreux cas de charge). L'opérateur a également une influence, notamment en respectant les délais d'apaisement des oscillations et en évitant de constamment varier la vitesse d'un TS ou d'une TC. A mon avis il serait judicieux que l'opérateur dispose d'une surveillance vidéo sur toute la longueur de la ligne car dans certains cas des oscillations importantes sont possibles en milieu de ligne.

Ce message a été modifié par Velro - 24 février 2013 - 15:53 .

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#5 L'utilisateur est hors-ligne   Velro 

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Posté 24 février 2013 - 16:14

Le principe de l'asservissement en vitesse a été discuté en détail dans d'autres sujets.

Contrairement à ce que l'on pourrait penser, un grand TSD ne nécessite même pas forcément une régulation de vitesse avec feedback codeur, on peut très bien gérer le moteur en boucle ouverte (le codeur présent étant alors utilisé à d'autres fins) masi techniquement il est préférable de recourir à un feedback codeur avec coder moné sur l'axe moteur.

La régulation de vitesse n'est pas basée sur une mesure de vitesse effective du câble car cela causerait des problèmes de régulation inutiles. Dans une configuration de commande typique la commande envoie une valeur consigne de vitesse au variateur de vitesse (AC ou DC) et c'est la variateur qui se débrouille plus ou moins bien pour que le moteur tourne à la vitesse que lui demande la commande. La valeur consigne peut p.ex. être un signal analogique unipolaire 0-10 V avec 10 V correspondant à la vitesse maximale lors des essais de survitesse, le sens de rotation est alors transmis sous forme de signal digital (généralement 24 V). Une transmission purement numérique par bus de terrain est également possible mais rend les dépannages plus délicats en cas de problèmes de communication (par contre la liaison de bus de terrain est généralement présente en plus de l'interfaçage par I/Os hardware conventionnel pour accéder aux données de fonctionnement comme p.ex. les tensions, courants, températures des IGBT, alarmes détaillées etc.).

Donc en gros la commande demande au moteur de tourner à une certaine vitesse et dans un certain sens de rotation et au-delà elle laisse le variateur se débrouiller tant que la vitesse réelle de la RM reste dans une plage de tolérance admissible par rapport à la vitesse demandée. Si l'écart dépasse une certaine limite l'entraînement est déclenché et la RM est freinée mécaniquement (en simplifiant, je n'entre pas dans les détails). L'entraînement électrique ne remplit aucune fonction de sécurité en soi, la sécurité d'une RM est essentiellement assurée par les freins (et là encore uniquement pour la partie non régulée en cas de frein de service régulé), les surveillances de vitesse et de ligne et, pour les RM à va-et-vient, le répétiteur de course et acquisition de point fixe, ainsi que les surveillances en stations qui varient selon les RM (butoirs, portes/positions des quais, gabarits (volets), pesage de pinces, aiguillages etc. (là encore je simplifie).
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#6 L'utilisateur est hors-ligne   Theob 

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Posté 25 mars 2013 - 22:29

Bonsoir,
Tout d'abord désolé de ma réponse tardive alors que tu me réponds quasi instantanément a chaque fois! Et un grand merci pour les explications même si j'avoue, je ne suis pas sur de tout comprendre a chaque fois!
En gros, la vitesse de déplacement du câble peut varier lors des changements abrupts de pente c'est ça? Le couple demandé est plus important (si la pente augmente par exemple) et du coup la vitesse en serait diminuée?
Mais est ce que c'est le même phénomène que le phonème du pompage des moteurs de RM? J'avais en effet lu que sur une discussion que la vitesse du câble pouvait parfois se mettre à varier légèrement en marche, par exemple se mettre à osciller entre 2 m/s et 2,3m/s, du coup est ce que cela peut t'il creer des tensions différentes à différents endroits du câble , cad des espèces de "surtension" qui engendreraient des oscillations? Comme par exemple quand tu prends une corde tendue en deux extrémités et que tu tires de chaque coté périodiquement..

Merci d'avance! et encore merci pour les réponses précédentes ;)
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#7 L'utilisateur est hors-ligne   Velro 

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Posté 31 mars 2013 - 14:47

Comme je l'ai mentionné, pour un TPH a va-et-vient le changement de pente au passage d'un pylône peut être important, ce qui peut engendrer un changement rapide de la charge (motrice ou entraînante) sur l'entraînement. La variation de vitesse due au changement de pente même n'est en soi généralement pas importante (en rappelant que de nombreux TPH doivent réduire leur vitesse avant chaque passage d'ouvrage de ligne avant de réaccélérer) mais la façon dont varie cette vitesse (accélération, jerk...) peuvent jouer un rôle pour ce qui est des oscillations.

Suivant sa conception et sa paramétrisation l'entraînement peut d'une part atténuer ou accentuer des oscillations qui ont d'autres origines et d'autre part causer des oscillations.

Certains variateurs de fréquence modernes ont des dataloggers intégrés qui permettent d'enregistrer des données, on peut alors p.ex. exporter ces données vers un PC et regarder en détail l'évolution du courant au cours du temps (affichage de courbes, dit "trending" en anglais) pour déceler des anomalies (c'est plus fiable que des mesures externes de courant car elles sont assez délicates et nécessitent des transducteurs de mesure à effet Hall car les TI (transformateurs de courants) conventionnels ne conviennent pas pour des mesures de courants en sortie de variateur de fréquence).

Le problème de la paramétrisation réside aussi dans les nombre quasiment infin de cas de charge d'une RM. Après, lors de la mise en service est fait un compromis car on ne peut pas optimiser pour tous les cas de figure et surtout ce serait aussi trop long et trop compliqué (et en plus les spécialistes de la paramétrisation des grands entraînements complexes sont très rares, même parmi le personnel d'ABB, Siemens, Vacon etc.).

Ce message a été modifié par Velro - 31 mars 2013 - 14:52 .

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#8 L'utilisateur est hors-ligne   Capsteam 

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Posté 22 avril 2013 - 17:13

Bonjour, j'aimerais modélisé le comportement oscillatoire d'un système bien définit (le téléphérique Funitel va et vient de Brest) dont j'ai les dimensions. L'objectif de ma recherche est de vérifié le choix technologique face aux potentielles fréquences de résonance que peut créer le vent, les arrêts...etc.
Existe-t-il un programme capable d'une pareil modélisation?

Merci d'avance.
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