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Qu’est-ce qu’un analyseur de signaux ?

Un analyseur de signaux est un instrument de mesure, d’évaluation et d’analyse des signaux qui peut détecter même des signaux à modulation complexe.

Il peut mesurer l’amplitude en fonction de la fréquence d’un signal entrant sur toute la gamme de fréquences d’un instrument de mesure et l’intensité spectrale de signaux connus ou inconnus. Il peut également mesurer l’amplitude et la phase d’un signal d’entrée à une seule fréquence dans la largeur de bande de la fréquence intermédiaire (FI) de l’instrument.

Outre les mesures de spectre dans le domaine des fréquences, l’analyseurs de signaux peut également effectuer des analyses sophistiquées dans le domaine temporel. La qualité de la modulation de signaux numériques complexes, tels que ceux des téléphones mobiles, peut être analysée à l’aide d’un traitement sophistiqué d’analyse des signaux.

Utilisations des analyseurs de signaux

Les analyseurs de signaux sont utilisés pour l’analyse du spectre de fréquences, l’analyse des signaux dans le domaine temporel et l’évaluation de la qualité des signaux de modulation.

1. Analyse du spectre de fréquences

Les analyseurs de signaux sont utilisés pour l’analyse du spectre de fréquences. Ils sont particulièrement utiles pour évaluer l’ACLR (puissance de fuite du canal adjacent), qui représente la distorsion du signal dans les formes d’onde modulées numériquement.

Les utilisations comprennent le test des caractéristiques RF, telles que les terminaux et les machines émettrices dans les systèmes de radio numérique. Il s’agit en particulier de la fréquence de la porteuse, de la largeur de bande du canal, de la puissance du canal, de la largeur de bande occupée et du rapport de puissance de fuite du canal adjacent.

De plus, les parasites et les harmoniques peuvent être mesurés sur une large gamme de fréquences allant de la bande RF à la bande des micro-ondes, ce qui constitue une caractéristique majeure des analyseurs de spectre superhétérodynes.

2. Analyse de signaux temporels

Les analyseurs de signaux sont également utilisés pour l’analyse de signaux temporels. Le signal RF d’entrée est converti en format de données numériques IQ et capturé pour un traitement numérique à grande vitesse.

Cela permet une analyse multidimensionnelle temporelle des signaux tels que les ondes modulées, par exemple la forme d’onde PvT (PowerVs Time) de chaque slot dans la modulation 5G.

3. Qualité de modulation des signaux modulés numériquement

Les analyseurs de signaux sont également utilisés pour l’évaluation de la précision de la modulation EVM et l’analyse de l’évaluation CCDF (Complementary Cumulative Distribution Function), qui sont familières dans le monde des communications mobiles.

Outre les caractéristiques du spectre, la qualité de modulation des signaux à modulation numérique utilisés pour les systèmes de communication doit également être mesurée afin de maintenir des conditions de communication stables. À cet égard, les analyseurs de signaux peuvent également mesurer la qualité de modulation des signaux à modulation numérique en combinaison avec diverses applications d’analyse vectorielle.

Principe des analyseurs de signaux

Les analyseurs de signaux capturent la mémoire du signal mesuré pendant un certain temps, seule la fréquence du signal étant convertie. Le système obtient ensuite des résultats d’analyse en suivant les étapes de numérisation et mémoire, conversion de fréquence et conversion en spectre, etc.

Tout d’abord, le signal de mesure entrant dans la section d’entrée de l’analyseur de signaux est converti en une fréquence intermédiaire (FI) dans la section de conversion de fréquence. Ensuite, le signal de mesure converti en FI est converti en données numériques. Les données numérisées de la forme d’onde de la série temporelle sont alors immédiatement capturées dans la mémoire interne. Ces données peuvent également être stockées séparément sur un disque dur.

Les analyseurs de signaux présentent non seulement l’avantage d’une grande vitesse de traitement, mais aussi d’une grande répétabilité. Ils conviennent à l’analyse et à l’analyse avec des normes de haute résolution, telles que les ondes millimétriques (plage de longueurs d’onde de 1 à 10 mm) et les ondes submillimétriques (plage de longueurs d’onde de 0,1 à 1 mm).

Autres informations sur les analyseurs de signaux

1. Différence entre un analyseur de signaux et un analyseur de spectre

Les analyseurs de signaux sont des analyseurs de spectre capables d’analyser des signaux modulés. Plus précisément, les analyseurs de signaux sont très avancés dans la mesure et l’analyse de signaux basés sur le temps.

Les analyseurs de signaux disposent de méthodes de traitement des signaux uniques que les analyseurs de spectre n’ont pas. Outre la méthode superhétérodyne, cette méthode utilise un convertisseur A/N à grande vitesse pour convertir et traiter le signal une fois en un signal numérique, puis charge les données dans la mémoire et effectue une transformée de Fourier à grande vitesse.

Cela permet d’analyser les formes d’ondes de modulation numérique récentes telles que LTE et 5G, qui ont des composantes de réponse temporelle complexes et ne peuvent pas être analysées avec des analyseurs de spectre conventionnels en raison des limitations de la réponse temporelle.

2. Prix des analyseurs de signaux

Les analyseurs de signaux ont tendance à avoir une large gamme de prix : la mémoire interne et la puissance de traitement numérique nécessaires à l’analyse varient considérablement selon les fonctions prises en charge et la gamme de fréquences. Pour les modèles les plus récents compatibles avec la modulation, la fourchette de prix standard tourne autour de dizaines de milliers d’euros, tandis que les modèles plus anciens ou à fonctions limitées coûtent plusieurs centaines d’euros.

Qu’est-ce qu’un codeur ?

Un codeur est un dispositif qui convertit les changements de position en un signal électrique et l’émet.

La position à mesurer est l’angle de rotation et le déplacement linéaire. Les codeurs qui mesurent l’angle de rotation sont appelés codeurs rotatifs, tandis que ceux qui mesurent le déplacement linéaire sont appelés codeurs linéaires.

Les méthodes de mesure des changements de position peuvent être classées comme incrémentales ou absolues. La lumière, la force magnétique et l’induction électromagnétique sont couramment utilisées pour les mesures.

Utilisations des codeurs

Les codeurs sont principalement utilisés dans les machines qui utilisent des moteurs. Parmi ceux-ci, les moteurs pas à pas et les servomoteurs sont les moteurs les plus typiques dans lesquels les codeurs sont utilisés.

1. Moteurs pas à pas

Les moteurs pas à pas sont des moteurs dont la vitesse de rotation et l’angle peuvent être contrôlés avec précision par des signaux d’impulsion.

L’intervalle d’impulsion et le nombre de signaux d’impulsion appliqués au moteur déterminent l’angle et la vitesse de rotation du moteur, ce qui permet un positionnement précis. Ils sont principalement utilisés dans la fabrication et d’autres applications.

Il en existe deux types : les systèmes en boucle ouverte, qui n’utilisent pas de codeurs et n’ont pas de contrôle par rétroaction, et les systèmes en boucle fermée, qui utilisent un codeur et ont un contrôle par rétroaction.

Le système à boucle ouverte est plus simple que le système à boucle fermée, mais le courant maximum est toujours appliqué pour éviter le “décrochage”, lorsque le moteur ne peut pas suivre la vitesse d’impulsion.

2. Servomoteurs

Les servomoteurs sont des moteurs dotés d’un mécanisme qui contrôle avec précision la distance parcourue et l’angle de rotation en une seule commande et maintient une vitesse constante de mouvement linéaire ou rotatif continu.

Ils se composent d’un ensemble de trois pièces comprenant un encodeur, un moteur sans balais à courant alternatif ou continu et un servo-amplificateur (pilote). Les moteurs à courant alternatif sont actuellement le type de moteur le plus couramment utilisé dans les machines qui nécessitent un contrôle précis des mouvements. Les robots industriels, les automobiles, les ascenseurs et les véhicules à guidage automatique en sont des exemples. Ils sont particulièrement utilisés dans les usines.

Lors du choix d’un codeur, il convient de tenir compte de la précision de la mesure, de la résolution, du temps de réaction, de la taille et de la forme, de la durabilité face aux vibrations et aux chocs, et de la protection contre l’environnement d’exploitation.

Principe des codeurs

Les codeurs peuvent être divisés en types optiques, magnétiques et inductifs, en fonction de la méthode de détection.

1. Codeurs optiques

Le déplacement peut être mesuré en éclairant un disque rotatif doté de trous régulièrement espacés et monté sur un arbre rotatif, et en détectant la période pendant laquelle la lumière passe à travers les trous. La lumière est généralement largement utilisée car elle a peu d’effet sur la machine.

Les codeurs optiques peuvent également être classés en deux types en fonction du signal de sortie : incrémental et absolu. Chaque méthode est expliquée ci-dessous.

• Système incrémental
  La méthode incrémentale mesure le déplacement de la position en mesurant le nombre de fois que la lumière passe à travers un trou dans un disque en rotation.
• Méthode absolue
  La méthode absolue mesure le déplacement de la position en détectant le signal de position absolue attribué à chaque trou du disque rotatif.

2. Codeurs magnétiques

Le déplacement est mesuré en utilisant le champ magnétique d’un aimant fixé à l’arbre rotatif, qui fluctue au fur et à mesure de la rotation.

3. Codeurs à induction électromagnétique

Le déplacement est mesuré en détectant l’induction électromagnétique générée dans une bobine montée autour de l’arbre rotatif.

Autres informations sur les codeurs

1. Résolution du codeur

La résolution du codeur correspond au nombre d’impulsions émises lorsque le codeur rotatif effectue une rotation. L’unité de résolution est exprimée en “impulsions/tour” et, pour améliorer la résolution, le nombre d’impulsions en entrée par tour doit être augmenté.

Le choix d’un codeur à haute résolution peut grandement améliorer la capacité de contrôle angulaire des robots et des machines-outils qui nécessitent un contrôle plus précis.

2. Communication entre le codeur et le servo-amplificateur

Il existe deux types de communication entre le codeur et le servo-amplificateur : moteur à courant alternatif sans balais ou moteur à courant continu et méthode de transmission parallèle ou méthode de transmission série.

• Méthode de transmission parallèle
  Cette méthode transmet en parallèle les impulsions A, B et Z émises par le codeur rotatif ; elle est également appelée méthode de transmission parallèle.
• Méthode de transmission en série
  Méthode de transmission des données de position en série, également appelée transmission en série.

Par rapport à la méthode de transmission par impulsions, la méthode de transmission en série nécessite moins de câblage et est moins susceptible de provoquer des écarts de position. C’est pourquoi les codeurs à haute résolution utilisent aujourd’hui de plus en plus la méthode de transmission en série.

3. Exemples d’utilisations des codeurs

Amélioration de l’efficacité de la commande des moteurs
Les codeurs sont utilisés pour éviter le décrochage lorsque la réponse en impulsions d’un moteur pas à pas ne peut pas être suivie. Dernièrement, ils ont notamment servi à améliorer l’efficacité de la commande du moteur.

Dans le cas d’une commande en boucle ouverte sans codeur, il est courant de contrôler le courant d’excitation pour éviter les dysfonctionnements même lorsque le moteur ne tourne pas, ou de maintenir le courant maximal circulant vers le moteur pour éviter le calage. Toutefois, cela entraîne un flux de courant inutile même lorsque le moteur est à l’arrêt ou qu’il est faiblement sollicité.

Dans les VE (véhicules électriques), la faible consommation de courant des moteurs est étroitement liée à l’autonomie. C’est pourquoi l’utilisation de codeurs est envisagée pour améliorer l’efficacité. Voici quelques-uns des avantages de l’utilisation des codeurs dans les véhicules électriques :

Codeurs plus petits et plus fins
Jusqu’à présent, les codeurs étaient constitués de composants internes discrets et nécessitaient une carte de circuit imprimé pour les monter et les réaliser en tant que système. Toutefois, ces dernières années, des circuits intégrés de codeurs réfléchissants combinant des éléments récepteurs de lumière, des éléments émetteurs de lumière tels que des LED et des circuits périphériques dans un seul circuit intégré ont vu le jour, ce qui a permis de créer des codeurs plus petits et plus minces.

La fonction d’un codeur peut être réalisée avec ce circuit intégré et une plaque à fente réfléchissante. Les circuits intégrés de codeurs réfléchissants commencent à être utilisés dans des actionneurs ultra-compacts comme codeurs linéaires et dans de petits robots.

Qu’est-ce qu’un relais thermique ?

Un relais thermique est un composant qui fournit une sortie de contact lorsqu’un courant dépassant une valeur définie circule dans un circuit électrique. Il sert principalement à éviter la surcharge des moteurs et du câblage.

L’intégration d’un relais thermique dans un circuit peut prévenir des problèmes tels que l’épuisement du circuit.

Utilisations des relais thermiques

Les relais thermiques sont principalement utilisés pour la protection des moteurs. Lorsqu’un moteur est soumis à un couple supérieur à sa valeur nominale, un courant supérieur à la valeur nominale circule. Ce phénomène est appelé surintensité.

Si un moteur est en surintensité pendant une période prolongée, les enroulements internes s’échauffent. Cela fait fondre le vernis interne ou brûle les enroulements. C’est ce qu’on appelle l’épuisement du moteur. Les relais thermiques protègent le moteur en coupant l’alimentation électrique au moyen d’une sortie de contact lorsqu’un courant dépassant la valeur nominale circule.

Principe des relais thermiques

Dans la plupart des cas, des bimétaux sont utilisés comme conducteurs de circuit à l’intérieur des relais thermiques.

Les bimétaux sont une combinaison de métaux ayant deux coefficients de dilatation thermique différents. Lorsque la chaleur est générée par un courant électrique, il est polarisé et déformé en raison de la différence des coefficients de dilatation thermique.

Le bilame à l’intérieur du relais thermique utilise cette polarisation pour actionner les contacts et sortir un point de contact. Il existe des relais thermiques avec différents réglages de courant, en fonction de l’épaisseur du bilame et d’autres facteurs.

Lorsque le moteur démarre, le courant est plus de deux fois supérieur à la valeur nominale. Comme le bilame subit une déformation exothermique, il y a un temps de retard jusqu’à ce qu’il se réchauffe. En raison de ce temps de retard, il ne réagit pas au courant de démarrage élevé du moteur.

Les contacts de sortie des relais thermiques sont chargés par des ressorts et, une fois activés, ils continuent dans la plupart des cas à émettre jusqu’à ce que l’on appuie sur le bouton de réinitialisation. Cela permet d’éviter qu’un équipement surchargé ne redémarre.

Comment choisir un relais thermique

Les relais thermiques sont choisis en fonction de l’intensité du courant du moteur à protéger. Il existe deux types d’éléments de protection des moteurs : les éléments instantanés et les éléments à durée limitée.

L’élément instantané est un élément de protection qui coupe instantanément l’alimentation du moteur pour protéger le circuit supérieur en cas de défaut du moteur lui-même.

Les éléments de limitation de temps sont des éléments de protection qui détectent les surcharges du moteur et interrompent l’alimentation électrique pour protéger le moteur. Les relais de protection contre les surintensités sont utilisés pour les moteurs à haute tension, tandis que les relais thermiques sont utilisés pour les moteurs à basse tension.

D’après ce qui précède, pour les moteurs à basse tension, un disjoncteur, une unité d’entraînement et un relais thermiques doivent être sélectionnés ensemble. Le disjoncteur doit être au moins deux fois plus puissant que le courant nominal du moteur afin d’éviter qu’il ne se déclenche au démarrage. Le variateur et le relais thermique doivent être choisis en fonction du courant nominal du moteur et en se référant au catalogue du fabricant.

Facteurs de dégradation des relais thermiques

Bien qu’elle varie d’un fabricant à l’autre, la période de remplacement recommandée pour les relais thermiques est d’environ 10 ans. Toutefois, le remplacement périodique des relais thermiques étant coûteux, il est fréquent que seuls les relais thermiques des charges critiques soient remplacés périodiquement.

Les relais thermiques sont composés de bimétaux et de résines, qui ne se détériorent pas facilement, de sorte qu’ils se détériorent rarement de manière naturelle. Les quatre facteurs suivants sont responsables de la détérioration forcée.

1. Les facteurs électriques

La dégradation de l’isolation dépend de l’ampleur et de la fréquence de la tension, de la fréquence et des courants d’appel du variateur. Cela entraîne la défaillance du relais thermique.

2. Facteurs mécaniques

Des facteurs physiques tels que des vis desserrées, des chocs et des vibrations peuvent entraîner une détérioration telle que la fatigue du métal.

3. Facteurs thermiques

Les relais thermiques peuvent échouer en raison du gauchissement, de la déformation ou de la fonte et de la déconnexion causés par la chaleur due à la surtension, à la surintensité, à l’auto-échauffement, etc.

4. Facteurs environnementaux

La corrosion du métal est causée par des températures élevées, une forte humidité, des gaz corrosifs et des brouillards d’huile. La poussière et les corps étrangers peuvent également mordre dans le relais thermique, ce qui entraîne un mauvais contact. En comprenant les causes de la détérioration et en évitant ces facteurs, il est possible de prolonger la durée de vie du produit par l’utilisateur.

Autres informations sur les relais thermiques

1. Câblage des relais thermiques

Les relais thermiques sont souvent utilisés dans le cadre d’un appareillage de commutation électromagnétique. Dans ce cas, le côté primaire du circuit principal est généralement connecté à une barre de cuivre pour l’alimentation électrique des produits commerciaux. Le câblage du côté secondaire doit être conçu de manière à ce que le courant admissible soit supérieur au courant nominal du relais thermique.

Le courant admissible du câblage varie en fonction du type de câblage, mais chaque type est défini par les réglementations internes en matière de câblage. Le câblage vendu au Japon est conforme aux réglementations internes en matière de câblage.

2. Mise en place des relais thermiques

Les relais thermiques sont classés en deux types : bimétalliques et électroniques.

• Type bimétallique
  Le type bimétallique fait fonctionner le relais par dilatation thermique du bilame. Avec le type bimétallique, la valeur du courant peut être réglée de ±20% en tournant le bouton de réglage.
  D’autres modifications de réglage sont structurellement impossibles, de sorte que le relais doit être remplacé. Si l’appareil à protéger est un moteur, il faut consulter le catalogue pour choisir le relais thermique adapté à la capacité du moteur, car chaque fabricant vend un relais thermique adapté à la capacité du moteur.
• Type électronique
  Le type électronique est utilisé lorsque le dispositif à protéger est un variateur ou un dispositif similaire. Le circuit électronique lit la valeur du courant circulant dans le circuit et intervient lorsqu’il s’écarte de la courbe caractéristique de la charge. Dans la plupart des variateurs sur le marché, cette fonction est installée de manière permanente en tant que fonction de protection du variateur.
  Les relais thermiques électroniques sont également utilisés, par exemple, dans les centres de contrôle des moteurs. La méthode de réglage des relais thermiques électroniques varie d’un fabricant à l’autre, mais la limite inférieure de courant peut être réglée plus largement que pour les relais bimétalliques. Vérifiez le réglage dans le manuel d’instructions. Normalement, le réglage se fait automatiquement en réglant la valeur du courant nominal.

3. Contacts du relais thermique

Le relais thermique possède un contact normalement ouvert (contact a) pour la surveillance et un contact normalement fermé (contact b) pour la coupure du circuit.

• Contacts bimétalliques
  Pour les types bimétalliques, il est nécessaire de choisir le type et le nombre de contacts à utiliser au moment de l’achat. La valeur du courant nominal traversant les contacts est déterminée par le relais et est généralement de l’ordre de 2 A. Ils sont utilisés pour les circuits de commande, car le risque de soudure est élevé s’ils sont utilisés dans le circuit principal.
• Contacts électroniques
  Les relais thermiques électroniques peuvent souvent être réglés pour utiliser un nombre quelconque de contacts. Cependant, les types électroniques peuvent avoir des contacts à transistors au lieu de contacts à relais. Avec des contacts à transistors, les composants électroniques tomberont en panne si une alimentation de commande en courant alternatif est utilisée.

4. Retour du relais thermique

Si une condition de surcharge persiste et que le relais thermique fonctionne, le contact de sortie du relais thermique doit être désactivé après que la cause a été supprimée. Cette procédure est appelée “retour” ou “réinitialisation”.

Il existe deux types de procédure de réinitialisation : la réinitialisation manuelle et la réinitialisation automatique. Le type de retour manuel est simple : il suffit d’appuyer sur le bouton de réinitialisation après avoir éliminé la cause de la surcharge. Les contacts de sortie sont libérés en appuyant sur le bouton de réinitialisation.

Le réarmement automatique ne nécessite pas d’appuyer sur le bouton de réarmement, le relais thermique lui-même se réarme automatiquement. Il est utilisé dans des applications spéciales où il est difficile pour les personnes d’approcher le relais thermique.

Qu’est-ce qu’un débitmètre ?

Un débitmètre est un dispositif permettant de mesurer le débit volumétrique ou massique d’un fluide dans une conduite ou un dispositif similaire.

Un certain nombre de principes de mesure ont été mis au point pour mesurer différents types de débit, en fonction de conditions telles que la pression et la température. Les types de flux comprennent les flux de gaz, de liquides et les flux multiphasiques.

Certains produits peuvent être installés à l’extérieur de la conduite pour mesurer le débit. Cependant, la majorité des produits sont installés à l’intérieur de la tuyauterie pour mesurer le débit. Par conséquent, l’installation des débitmètres doit être envisagée avant l’installation de la tuyauterie ou lors de la conception.

Utilisations des débitmètres

Les débitmètres sont largement utilisés dans les industries où l’on se sert de fluides, telles que les usines chimiques et pétrolières, l’industrie automobile, l’industrie des semi-conducteurs, l’industrie pharmaceutique et l’industrie alimentaire.

Plus de dix principes de fonctionnement différents ont été développés pour les débitmètres. De ce fait, le débitmètre approprié doit être sélectionné en fonction du fluide manipulé.

Ceux qui sont installés dans des canalisations sont susceptibles de perturber le flux. Le choix doit donc se faire en fonction de l’ampleur de cet impact. À ce moment-là, la fréquence, la durée et le coût de la maintenance doivent également être pris en compte.

Types de débitmètres

Voici une brève présentation des différents types de débitmètres et de leurs mécanismes, principes et avantages respectifs.

• Débitmètres volumétriques
• Débitmètres à effet Coriolis
• Débitmètres à ultrasons
• Débitmètres électromagnétiques
• Débitmètres thermiques
• Débitmètres à vortex de Kalman
• Débitmètres à surface
• Débitmètres à turbine
• Débitmètres à pression différentielle
• Débitmètres à vortex
• Débitmètres à cellule d’écoulement

1. Débitmètres à déplacement positif

Un débitmètre à déplacement positif se compose d’un tube de même diamètre intérieur que la tuyauterie à mesurer, d’un rotor et d’un détecteur de rotation. Le rotor est mis en rotation par le fluide qui s’écoule dans le tube et le débit est mesuré en détectant le nombre de rotations.

Bien que de construction simple et d’une grande précision, l’utilisation d’engrenages peut entraîner des problèmes tels que l’engrènement.

Parce qu’il mesure directement le volume du fluide, ce type de débitmètre est utilisé pour mesurer le débit du fioul et de l’huile de lubrification, dont la densité ne varie pas facilement. Grâce à sa grande précision, il est adapté à des applications telles que le négoce de fioul.

2. Débitmètres à effet Coriolis

Les débitmètres à effet Coriolis se composent de deux tubes en U, d’un vibrateur et d’un capteur de force. Ils utilisent le principe de la force de Coriolis, selon lequel deux tubes en U oscillants traversés par un fluide génèrent des forces opposées l’une à l’autre.

Bien que les débitmètres de Coriolis présentent l’inconvénient d’une longueur totale plus importante en raison du principe de mesure, ils peuvent mesurer directement les débits massiques. Ils sont très précis et réactifs. On se sert largement d’eux, par exemple, lorsque la densité d’un fluide doit également être mesurée en même temps.

En revanche, ce type de débitmètre ne peut pas mesurer les débits dans les zones de vibrations ou les fluides contenant des bulles.

3. Débitmètres à ultrasons

Les débitmètres à ultrasons se composent d’un générateur d’ultrasons et d’un instrument de mesure. Le débit est calculé en mesurant le temps de propagation des ondes ultrasoniques et l’effet Doppler causé par la réflexion de celles-ci. Le débitmètre est capable d’effectuer des mesures depuis l’extérieur de la canalisation.

Ce type de débitmètre présente l’avantage de mesurer le débit de fluide sans contact. Il peut être monté ultérieurement sur la tuyauterie et présente l’avantage de pouvoir être installé à faible coût sur celles de grand diamètre.

Toutefois, il ne convient pas aux applications nécessitant une mesure de débit de haute précision, car des erreurs se produisent en raison de l’épaisseur de la paroi de la tuyauterie.

4. Débitmètres électromagnétiques

Les débitmètres électromagnétiques calculent le débit en mesurant la force électromotrice générée par la bobine, un composant du débitmètre électromagnétique, sur la vitesse d’un matériau magnétique placé à l’intérieur du fluide à mesurer.

Nombre d’entre eux n’ont pas besoin d’être installés dans la canalisation. Ils sont donc utilisés lorsque les débitmètres installés dans la canalisation entraîneraient des coûts de maintenance élevés, comme dans le cas des eaux contaminées par exemple.

Les débitmètres électromagnétiques n’ont pas de pièces mobiles et n’obstruent pas l’écoulement des fluides. De ce fait, ils sont utilisés pour mesurer le débit des boues mélangées à des solides. Cependant, ils ne peuvent pas mesurer les fluides non conducteurs tels que l’huile.

5. Débitmètres thermiques

Les débitmètres thermiques se composent de deux capteurs de température et d’un élément chauffant. Ils mesurent la différence entre la température du fluide avant qu’il ne soit réchauffé par le réchauffeur et celle du fluide après qu’il a été réchauffé par le réchauffeur. Il convertit ensuite cette différence en un débit. Ils se caractérisent par leurs capacités à couvrir une large gamme de températures.

Les débitmètres thermiques peuvent mesurer le débit de gaz sans contact et sont donc capables de mesurer des gaz corrosifs. De plus, ils ne présentent pratiquement pas de perte de charge et peuvent mesurer des débits massiques. En revanche, ils ne conviennent pas si le gaz contient des contaminants.

6. Débitmètres de surface

Dans un débitmètre de surface, un flotteur placé dans un tube vertical conique interrompt l’écoulement de bas en haut, créant une différence de pression avant et après le flotteur. Le compteur repose à un endroit où le poids du flotteur et la force de la différence de pression s’équilibrent. La lecture de cette position permet ainsi de déterminer le débit.

On s’en sert pour mesurer le débit de liquides ou de gaz, les fluides de purge ou les gaz. Leur construction simple les rend peu coûteux, mais la précision de la mesure n’est pas très élevée.

7. Débitmètres à turbine

Les débitmètres à turbine sont placés dans le flux. Ils utilisent le fait que la vitesse de rotation d’une roue dont l’axe est parallèle au flux est proportionnelle à la vitesse du flux pour calculer le débit volumétrique à partir du nombre de rotations de la roue.

La conception légère permet une grande liberté d’installation. Léger, peu coûteux, ainsi que doté d’une excellente répétabilité et réactivité, ce type de débitmètre convient pour mesurer de grands volumes de fluide. Cependant, les roulements se détériorent et sa durée de vie est courte.

8. Débitmètres à pression différentielle

Les débitmètres à pression différentielle utilisent un orifice pour créer une perte de pression. Ils se servent de la différence de pression entre le côté primaire et le côté secondaire pour mesurer le débit.

Ils se caractérisent par leur faible coût et leur large gamme d’applications. L’étalonnage du débit réel n’est pas nécessaire.

9. Débitmètres à vortex de Kalman

Les débitmètres à vortex de Kalman se composent d’un obstacle permettant de générer le vortex de Kalman et d’un instrument de mesure du vortex. Le débit est calculé en mesurant le tourbillon de Kalman.

Le tourbillon de Kalman est un tourbillon régulier généré dans le sillage de l’obstacle.

Les débitmètres à vortex de Kalman peuvent mesurer une large gamme de fluides car ils ne comportent pas de pièces mécaniques de fonctionnement ni d’électrodes. Cependant, on ne peut pas s’en servir dans les zones à fortes vibrations, par exemple, parce qu’ils nécessitent une longueur de tuyau droite et qu’ils peuvent présenter des dysfonctionnements dus aux vibrations.

Ce type de débitmètre est utilisé pour mesurer la vapeur et l’eau propre.

10. Débitmètres à vortex

Un débitmètre à vortex est un débitmètre qui utilise le vortex de Kalman. Les tourbillons de Kalman sont des rangées de tourbillons alternatifs et réguliers qui se produisent en aval d’un objet (c’est à dire la source de tourbillon) placé dans l’écoulement du fluide.

11. Débitmètres à cellule d’écoulement

Un débitmètre à cellule d’écoulement est un type de débitmètre à pression différentielle. Il génère une pression différentielle en installant un orifice dans la tuyauterie dans laquelle circule de l’eau ou de l’air. Il mesure ainsi la pression différentielle générée indiquée par un flotteur installé dans le flux tributaire.

Informations complémentaires sur les débitmètres numériques

Les débitmètres analogiques sont pour la plupart des débitmètres de type surfacique. Ils sont utilisés pour vérifier les débits sur site. Ils sont peu coûteux et utilisés depuis longtemps.

Ces dernières années, de nombreux débitmètres numériques ont été vendus. Les débitmètres à sortie de transmission ont presque exclusivement des spécifications numériques et sont dotés de composants électroniques ainsi que de cartes de circuits imprimés à l’intérieur. Bien qu’ils présentent l’inconvénient de la durée de vie résiduelle des circuits électroniques, ils sont plus pratiques car ils permettent le réglage automatique du zéro, la modification de la valeur de l’échelle, la fonction de totalisation et la modification de l’unité de débit.

Qu’est-ce qu’un actionneur électrique ?

Un actionneur électrique est une unité d’entraînement dans laquelle un moteur entraîne un cylindre ou un curseur.

Les moteurs étant utilisés comme source d’entraînement, ils sont plus réactifs et plus efficaces que les actionneurs pneumatiques ou hydrauliques.

Utilisations des actionneurs électriques

Les actionneurs électriques sont principalement utilisés dans les équipements industriels. Les applications sont diverses, par exemple pour le positionnement précis de plates-formes mobiles. Voici une liste d’applications :

• Applications de chargement et de transport, par exemple pour déplacer et transporter des pièces.
• Applications de poussée, par exemple pour l’enlèvement et le stockage de pièces.
• Pour tourner sur une table, par exemple pour le positionnement de la table ou l’entraînement du bras.

Utilisé pour l’automatisation des usines de production. Les servomoteurs intégrés fonctionnant avec précision, ils sont souvent utilisés pour l’usinage de petites pièces.

Ces dernières années, les ventes d’actionneurs électriques destinés à être utilisés dans les véhicules se sont développées parallèlement à l’augmentation des ventes de véhicules électriques.

Principe des actionneurs électriques

Les principaux composants d’un actionneur électrique sont le moteur, la vis à billes et le guide.

Le moteur et la vis à billes sont reliés par des engrenages ou des courroies, et le mouvement de rotation du moteur est converti en mouvement linéaire par la vis à billes. Le contrôle de la position du mouvement linéaire peut être réalisé en contrôlant la vitesse du moteur.

Les servomoteurs et les moteurs pas à pas sont souvent utilisés comme moteur source d’entraînement, ce qui permet un positionnement précis.

Autres informations sur les actionneurs électriques

1. Utilisation dans le secteur automobile

Ces dernières années, le secteur automobile a connu une demande croissante en matière de conduite automatisée, de décarbonisation et d’énergie propre. Par conséquent, de nombreuses entreprises développent des actionneurs électriques très polyvalents.

Les actionneurs électriques sont utilisés dans les embrayages, les changements de vitesse, les freins, les leviers, les pompes électriques, les soupapes électriques pour les moteurs et les papillons électriques.

La disposition de l’arbre du moteur (par exemple, série coaxiale ou arbre parallèle) et la taille peuvent être sélectionnées. Cela réduit le coût du développement personnalisé pour chaque type de véhicule.

2. Part de marché des actionneurs électriques

La taille du marché mondial des actionneurs électriques devrait atteindre 843,86 millions de dollars américains (environ 775 millions d’euros) entre 2020 et 2024. Les éléments suivants expliquent la croissance de la taille du marché :

• Utilisation croissante des actionneurs électriques dans l’utilisation généralisée des robots
• Demande croissante d’actionneurs intelligents
• Demande croissante d’aéronefs civils et de défense
• Demande croissante d’automatisation dans les pays en développement
• Besoin croissant de systèmes de production flexibles utilisant des robots

Le marché devrait se développer à mesure que de nouvelles technologies telles que l’IA sont mises au point.

3. Contrôle des actionneurs électriques

Les actionneurs électriques incorporés dans les robots industriels peuvent généralement être facilement commandés à partir d’une boîte d’apprentissage attachée au robot.

Le robot peut être commandé en envoyant des instructions arbitraires à partir du boîtier d’apprentissage. Cela devrait permettre de réduire le temps de production.

Le boîtier d’apprentissage commande les actionneurs électriques dans le langage de programmation du robot.
Comme le corps du robot et l’actionneur électrique peuvent être contrôlés simultanément par le programme, les erreurs de contrôle entre les dispositifs peuvent être éliminées et la précision du contrôle peut être améliorée.

Qu’est-ce qu’un oscilloscope ?

Un oscilloscope est un instrument qui émet des signaux électriques sous forme d’ondes sur un écran. Il se caractérise par sa capacité à observer les changements de signaux dans le temps en deux dimensions.

Les oscilloscopes sont classés en deux grandes catégories : les analogiques et les numériques.

1. Oscilloscopes analogiques

Ce terme désigne les oscilloscopes qui dessinent des formes d’onde en balayant un faisceau d’électrons sur la surface d’un tube cathodique pour observer le signal d’entrée. Le signal d’entrée de l’oscilloscope est immédiatement affiché sous la forme d’une onde, avec seulement un petit retard.

2. Oscilloscope numérique

Il désigne un oscilloscope qui convertit le signal d’entrée en données numériques à l’aide d’un convertisseur A/N. Il stocke les données en mémoire et affiche ensuite la forme d’onde sur l’écran. Contrairement aux analogiques, il s’agit d’un ensemble de données discrètes, de sorte que les données sont complétées entre elles et affichées sous la forme d’une courbe lisse.

Utilisations des oscilloscopes

Les oscilloscopes observent les signaux électriques sous forme d’ondes, ce qui permet à l’utilisateur de vérifier visuellement le fonctionnement des circuits électroniques. Ils peuvent être utilisés pour contrôler les formes d’onde des signaux dans les circuits électroniques et vérifier qu’ils fonctionnent comme prévu dans la conception.

Lors de la vérification du fonctionnement des circuits numériques à grande vitesse, les signaux doivent être capturés à un moment fiable qui n’est pas affecté par les fluctuations du signal numérique. Les oscilloscopes servent à définir précisément ce moment.

Ils se révèle également être un instrument de mesure efficace pour la réparation des équipements électroniques. En effet, si la cause de la défaillance de l’équipement se trouve dans le circuit électronique, la partie défectueuse peut être retrouvée grâce à eux. Pour ce faire, ils tracent les formes d’onde des signaux des différentes parties du circuit électronique.

Principe des oscilloscopes

Dans les oscilloscopes analogiques classiques, le signal d’entrée de la sonde est transmis à leur circuit d’amplification verticale. Le signal est atténué ou amplifié au sein de ce dernier, puis transmis à la plaque déflectrice verticale du tube cathodique.

La tension appliquée à cette plaque provoque un balayage ascendant et descendant du faisceau d’électrons. Cette séquence d’événements est le principe de l’oscilloscope. Le signal d’entrée est transmis simultanément au circuit de déclenchement. Suite à cela, le faisceau d’électrons commence à balayer horizontalement dès que le signal correspond à la condition de déclenchement définie.

Dans les oscilloscopes numériques, le signal d’entrée est converti en données numériques par un convertisseur A/N et les données sont stockées séquentiellement dans la mémoire. Ensuite, après un certain temps écoulé à partir du moment où le signal d’entrée répond à la condition de déclenchement, le stockage de nouvelles données est interrompu.

En conséquence, la mémoire enregistre les signaux avant et après le moment où la condition de déclenchement est remplie et ces signaux sont affichés sous forme d’ondes sur l’écran. En d’autres termes, la forme d’onde du signal avant le déclenchement peut également être observée.

Les données contenues dans la mémoire peuvent également servir à analyser des formes d’onde, par exemple celle de fréquence des signaux à l’aide d’opérations FFT. De plus, les données peuvent être transférées sur une carte mémoire pour l’analyse et le stockage des données sur un PC.

Comment choisir un oscilloscope ?

Lors de la sélection d’un modèle, il est important que l’oscilloscope ait des spécifications suffisantes pour la tâche de mesure. En particulier, la réponse en fréquence, la fréquence d’échantillonnage, le nombre de canaux, la longueur de la mémoire et les types de sondes disponibles doivent être pris en compte.

En plus de l’utilisation de base des oscilloscopes pour l’observation des formes d’onde, les applications actuelles de ceux-ci s’étendent à la vérification de la synchronisation, à l’analyse des formes d’onde et aux tests de conformité. De ce fait, la gamme de mesures et les fonctionnalités augmentent en conséquence. Il est donc nécessaire de choisir un modèle dont les fonctions sont adaptées à l’usage qui en est fait.

Comment utiliser un oscilloscope ?

En plus de l’observation des variations de tension dans le temps, les oscilloscopes peuvent également mesurer la fréquence de signaux répétés et tracer des courbes de Lissajous. On s’en sert largement lors les tests d’évaluation des circuits électroniques, l’observation de la forme d’onde des signaux vidéo et audio, le test des caractéristiques de réponse des dispositifs de puissance, la mesure de la marge temporelle des circuits numériques à grande vitesse et l’évaluation des produits mécatroniques.

La préparation de la mesure comprend l’ajustement de la phase de la sonde et celui de l’inclinaison de la sonde par rapport à la sonde. L’ajustement du skew est particulièrement essentiel lorsque des sondes de courant et de tension sont utilisées ensemble, car la sonde de courant a un temps de retard important. Il est également essentiel d’attendre environ 30 minutes après la mise sous tension avant de procéder à la mesure. Cela permet de garantir une précision suffisante.

L’astuce pour observer réellement la forme d’onde souhaitée réside dans le réglage du déclenchement. Avec les oscilloscopes analogiques, les seuls facteurs de réglage sont la sélection de la pente, le niveau de déclenchement et le délai de déclenchement. Toutefois avec les oscilloscopes numériques,  diverses conditions de déclenchement telles que la largeur d’impulsion et l’intervalle peuvent être réglées en plus de ces facteurs.

De plus, le déclenchement séquentiel, où les signaux sont capturés lorsque plusieurs conditions de déclenchement sont remplies, est également disponible. Des techniques sont nécessaires pour les utiliser afin de capturer le signal à observer.

Autres informations sur les oscilloscopes

1. Caractéristiques et différences entre les oscilloscopes analogiques et numériques

Les caractéristiques des deux types d’oscilloscopes peuvent être résumées comme suit :

Oscilloscopes analogiques

• Excellentes performances en temps réel, avec un temps mort court entre la capture et l’affichage d’un nouveau signal
• Fréquence d’apparition de formes d’ondes identiques pouvant être déterminée par la luminosité du signal
• Ne convient pas à l’observation de phénomènes ponctuels ou à faible fréquence de répétition
• Nécessite un équipement photographique pour sauvegarder les résultats de l’observation
• Analyse à partir des formes d’onde impossible

Oscilloscope numérique

• Permet d’afficher des informations supplémentaires sur des phénomènes ponctuels
• Résultats d’observation pouvant être traités sous forme de données électroniques, ce qui facilite leur stockage
• Formes d’onde pouvant être traitées comme des données numériques et analysées par un processeur
• Temps d’observation réel relativement court en raison du long temps mort nécessaire au traitement du signal
• Information sur la fréquence de la forme d’onde perdue dans les formes d’onde répétées

Aujourd’hui, il n’existe plus d’oscilloscopes analogiques pour les seules applications de mesure industrielle, et les numériques représentent presque 100% du choix.

Cela est dû à la disponibilité généralisée de convertisseurs A/N à grande vitesse et de processeurs pour le traitement des formes d’onde, ainsi qu’aux progrès technologiques qui compensent les lacunes des oscilloscopes numériques. Cela a conduit à la disponibilité de produits hautement fonctionnels à des prix relativement bas.

2. Points à noter concernant les oscilloscopes

Plusieurs points doivent être pris en compte lors de l’utilisation d’un oscilloscope pour observer des formes d’ondes correctes. De plus, il est particulièrement important de choisir un modèle dont la réponse en fréquence couvre suffisamment la bande de fréquence à mesurer.

La réponse en fréquence d’un oscilloscope est définie comme la fréquence à laquelle l’amplitude tombe à -3 dB.  Afin d’obtenir une mesure précise de l’amplitude, il faut donc choisir un modèle avec une réponse en fréquence d’environ cinq fois la fréquence du signal testé.

Pour les oscilloscopes numériques, il faut également prêter attention à la fréquence d’échantillonnage des données. Si cette fréquence est inférieure à deux fois la fréquence du signal testé, un repliement se produit et des formes d’onde erronées sont affichées.

Qu’est-ce qu’un analyseur logique ?

Un analyseur logique est un analyseur dédié aux signaux numériques. Il s’agit d’un instrument de mesure dont le but principal est de vérifier le fonctionnement des circuits numériques.

En tant qu’appareil d’analyse de signaux, il est parfois comparé à un oscilloscope, qui est principalement utilisé pour l’analyse de signaux analogiques.

Utilisations des analyseurs logiques

Les analyseurs logiques sont des outils essentiels pour la vérification et le dépannage des circuits numériques. On s’en sert donc utilisés dans le développement et la fabrication de produits.

Pour les entrées de signaux multiples, les caractéristiques analogiques ne sont pas mesurées, mais converties en 0 et en 1 à l’aide de valeurs seuils avant d’être traitées. Les signaux étant traités comme des données numériques, ils sont utilisés dans les circuits numériques pour :

• Le débogage et la vérification du fonctionnement du système
• Le traçage et la corrélation simultanés de plusieurs signaux numériques
• La détection des violations de la synchronisation et des transitoires sur les bus
• Le traçage de l’exécution d’un logiciel embarqué

Principe des analyseurs logiques

Une sonde est placée au point de mesure du système sous test, puis les signaux sont introduits dans l’analyseur. Les signaux capturés sont d’abord introduits dans un comparateur.

Ce dernier compare alors le signal à une tension de seuil fixée arbitrairement par l’utilisateur. Ainsi, s’il est supérieur ou inférieur à cette tension, il est transmis à l’étape suivante sous la forme d’un “1” ou d’un “0”. En d’autres termes, après avoir traversé le comparateur, le signal est traité comme un signal numérique.

La sortie du comparateur est un signal numérique correspondant à l’horloge et aux conditions de déclenchement. L’horloge peut être soit l’horloge d’échantillonnage interne de l’analyseur logique, soit une horloge externe provenant de l’objet sous test, selon l’application.

Dans le premier cas, il s’agit d’obtenir des informations temporelles entre chaque signal, dans le second, d’obtenir l’état. Les conditions de déclenchement peuvent être définies pour divers éléments, tels que des schémas logiques spécifiques, des comptages d’un nombre quelconque d’événements et des durées d’événements.

Il est important de fixer le seuil approprié en fonction du niveau de signal du circuit testé. Il faut également définir les conditions d’horloge et de déclenchement appropriées pour les informations à obtenir.

Comment utiliser un analyseur logique ?

Connectez la sonde à l’objet sous test et attribuez des noms aux différents signaux d’entrée. À ce stade, lors de la mesure de signaux multiples tels que des bus, il est plus facile d’observer les résultats de la mesure s’ils sont regroupés et enregistrés.

Ensuite, déterminez le temps d’échantillonnage du signal. Plus la fréquence de l’horloge d’échantillonnage est élevée, plus la mesure du signal peut être détaillée. D’un autre côté, la quantité de données pouvant être capturées est constante, de sorte que la plage de temps pouvant être observée devient plus étroite. L’intervalle d’échantillonnage du signal peut être calculé à partir de la formule suivante :

Intervalle d’échantillonnage (sec) = 1/fréquence (Hz)

Enfin, il y a le réglage de la condition de déclenchement. En plus du démarrage de la mesure, le réglage de celle-ci vous permet également de spécifier la manière dont l’écran est affiché lorsqu’un déclenchement se produit. Pour la méthode d’affichage de l’écran, vous pouvez spécifier s’il faut s’arrêter après un déclenchement ou mettre à jour les résultats de la mesure à chaque fois qu’un déclenchement se produit.

Autres informations sur l’analyseur logique

1. Différences entre les analyseurs logiques et les oscilloscopes

Alors que les oscilloscopes permettent d’observer des caractéristiques analogiques telles que les formes d’onde des signaux, les analyseurs logiques traitent quant à eux les données numériques (c’est à dire les informations) des signaux.

Les oscilloscopes fournissent une plus grande quantité d’informations à partir d’un seul signal, mais ne peuvent observer qu’environ quatre signaux simultanément. En revanche, les analyseurs logiques se caractérisent par leur capacité à traiter un grand nombre de signaux d’entrée simultanément.

2. Points à noter lors de l’utilisation d’un analyseur logique

L’utilisation d’un analyseur logique implique plusieurs précautions qu’il est utile de connaître afin d’éviter tout dysfonctionnement de l’unité sous tests (UST) ou de l’analyseur logique et d’obtenir des résultats de mesure corrects.

S’assurer que l’UST est hors tension
Lors de la connexion d’une sonde à l’UST, il existe un risque de contact entre le point de mesure et son environnement par l’intermédiaire de la sonde. Si l’UST est sous tension, un courant important peut circuler à ce moment-là et provoquer un défaut. Par conséquent, il faut toujours garder à l’esprit que l’appareil doit être mis sous tension après la connexion des sondes.

Sélection de la bonne sonde
Les sondes comprennent différents types de sondes : en premier, celles à fil volant, dans lesquelles un fil distinct est connecté pour chaque signal à mesurer. En second, celles à connecteur, qui se connectent à un connecteur dédié de l’analyseur logique. En dernier, celles sans connecteur, qui se connectent directement à l’empreinte de la carte. Sélectionnez celle qui convient en fonction de l’usage que vous en ferez.

Définissez les conditions de mesure
Réglez l’horloge d’échantillonnage et la durée d’enregistrement en fonction de la fréquence de variation du signal à mesurer et de la plage de mesure. En fonction des performances de l’analyseur logique, sélectionnez les réglages et le modèle pour obtenir des résultats de mesure corrects en fonction de la résolution ainsi que de la capacité de mémoire.

Qu’est-ce qu’un transformateur haute tension ?

Un transformateur haute tension est un transformateur qui entre une haute tension en tant que tension primaire et sort une tension secondaire abaissée ou augmentée.

Un transformateur, également appelé transformateur de puissance, est un dispositif qui convertit la tension d’un courant d’entrée en une autre tension de sortie. La conversion à une tension inférieure à la tension d’entrée est appelée abaisseur, tandis que la conversion à une tension supérieure est appelée élévateur. Les tensions d’alimentation sont classées en basse tension, haute tension et haute tension spéciale, la haute tension étant une tension alternative comprise entre 600 V et 7 kV.

Utilisations des transformateurs haute tension

En général, les transformateurs haute tension sont utilisés pour alimenter en électricité de grandes installations à forte consommation électrique, telles que les usines, les hôpitaux et les installations commerciales.

L’électricité produite par les centrales électriques est extrêmement élevée, avec des tensions de plusieurs dizaines de milliers de volts. Elle ne peut être utilisée si elle est transmise directement à l’utilisateur. Cependant, du point de vue de l’efficacité du transport, l’électricité est transmise à haute tension et à faible courant à proximité de la source d’approvisionnement, puis abaissée à une tension utilisable par un transformateur.

Les transformateurs haute tension sont généralement intégrés dans des installations de réception d’énergie à haute tension appelées cellules et sont situés sur les toits.

Principe des transformateurs haute tension

Un transformateur se compose de deux bobines. Les deux bobines sont séparées électriquement mais reliées magnétiquement par un noyau de fer.

La bobine du côté de l’entrée est la bobine primaire et celle du côté de la sortie est la bobine secondaire. Lorsqu’un courant traverse la bobine primaire, un flux magnétique est généré selon la loi d’Ampère. Ce flux magnétique est transmis par le noyau de fer à la bobine secondaire, où une tension est générée en fonction du nombre de tours de la bobine, conformément à la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique. Ainsi, en utilisant la bobine et le noyau de fer, la tension entre l’alimentation d’entrée et de sortie peut être convertie.

Autres informations sur les transformateurs haute tension

1. Système de refroidissement des transformateurs haute tension

Comme la chaleur est générée à l’intérieur du transformateur en raison des pertes de puissance, un système de refroidissement est mis en place. Il existe deux méthodes de refroidissement : la méthode à l’huile minérale, dans laquelle les enroulements sont refroidis avec de l’huile isolante, et la méthode moulée, dans laquelle aucune huile n’est utilisée.

Les transformateurs haute tension sont utilisés dans des installations où des mesures strictes de prévention des catastrophes sont exigées, de sorte que la “méthode moulée” est souvent utilisée, car elle présente un risque d’incendie plus faible. Dans le cas des transformateurs remplis d’huile, l’huile isolante est du pétrole de classe 3. Il convient de noter que lorsque la capacité des transformateurs haute tension augmente et que le volume d’huile dépasse 400 litres, l’huile seule est réglementée par la loi sur les services d’incendie en tant que substance dangereuse.

À mesure que la capacité augmente, il devient plus difficile d’utiliser des transformateurs à refroidissement automatique, d’où l’utilisation de systèmes à circulation forcée.

2. Prix des transformateurs haute tension

Les transformateurs haute tension sont relativement peu coûteux parmi les équipements industriels en raison de la simplicité de leur mécanisme. Pour les transformateurs ayant une tension temporaire générale de 6 600 V/3 300 V et une tension secondaire de 400 V/200 V/105 V, il existe des produits de catalogue provenant de diverses entreprises d’électricité industrielle.

Les produits de catalogue sont considérés comme ayant une limite supérieure d’environ 2 000 kVA, au-delà de laquelle ils sont fabriqués sur commande. Le prix moyen des transformateurs auto-refroidissants remplis d’huile est de quelques centaines de milliers de yens (quelques milliers d’euros) pour ceux de quelques dizaines de kVA, et de plusieurs millions à 20 millions de yens (quelques dizaines à quelques centaines de milliers d’euros) pour ceux de 2.000 kVA (à partir de 2021). Les systèmes moulés sont plus chers.

Les prix indiqués ci-dessus concernent les transformateurs abaisseurs généraux, mais comme les spécifications spéciales sont réalisées sur commande, il est nécessaire de consulter les entreprises.

3. Capacité des transformateurs haute tension

La capacité d’un transformateur haute tension est déterminée par la valeur du courant admissible des enroulements et la capacité du noyau de fer magnétique. Si un courant dépassant la valeur admissible circule dans les enroulements, le transformateur est protégé par un relais de surintensité, car cela peut conduire à une brûlure du transformateur.

La capacité d’un moteur triphasé, par exemple, est mesurée en kW (kilowatts), tandis que la capacité d’un transformateur haute tension est mesurée en kVA (kilovolts). Les produits du catalogue pour les transformateurs haute tension monophasés à trois fils ont une limite supérieure d’environ 300 kVA, tandis que les transformateurs triphasés de 400 V/200 V ont une limite supérieure de 2 000 kVA.

En cas d’utilisation d’une armoire, la limite supérieure des produits commerciaux est d’environ 750 kVA en raison de la taille de l’armoire et de la capacité de refroidissement.

4. Facteur de puissance des transformateurs haute tension

Il convient de noter que la quantité de travail pouvant être appliquée à un transformateur haute tension dépend du facteur de puissance de la charge. Plus le facteur de puissance est éloigné de 1, moins on peut travailler. En maintenant le facteur de puissance sur le côté secondaire du transformateur haute tension à 1, ce dernier peut être utilisé au maximum de sa capacité sans gaspillage.

Comme les machines industrielles comportent de nombreux moteurs, le facteur de puissance oscille souvent dans le sens du retard. En règle générale, des condensateurs de puissance sont connectés en parallèle avec la charge pour compenser.

Les transformateurs haute tension sont conçus pour une efficacité maximale à des charges d’environ 60 %. Il est donc important de choisir un condensateur avec une marge suffisante pour que la capacité normalement utilisée soit d’environ 60 %.

Qu’est-ce qu’un testeur de vibrations ?

Un testeur de vibrations est une machine d’essais qui applique des vibrations à un composant ou à un produit.

Les testeurs de vibrations sont utilisés pour vérifier les dommages ou les défaillances causés par les vibrations et pour examiner les caractéristiques de réponse aux vibrations des composants. Tout produit peut être endommagé par la fatigue causée par les vibrations sur une longue période. C’est pourquoi les testeurs de vibrations sont souvent utilisés à des fins d’assurance qualité.

Les testeurs de vibrations servent principalement à vérifier les performances de résistance aux vibrations d’un produit soumis à des vibrations sinusoïdales ou à des ondes aléatoires. Ils sont également utilisés pour mesurer l’impédance mécanique, qui est la caractéristique de réponse aux vibrations d’un système mécanique, pour déterminer la fréquence de résonance et pour prendre des mesures contre les vibrations.

Utilisations des testeurs de vibrations

Les testeurs de vibrations sont utilisés pour vérifier la résistance aux vibrations des composants et des produits et pour déterminer les caractéristiques de réponse aux vibrations des composants et des structures.

• Vérifier si les produits tels que les pièces automobiles et les composants électroniques peuvent résister à l’environnement vibratoire et démontrer leurs performances.
• Vérifier les effets sur les produits et leur emballage des vibrations auxquelles sont soumis les produits expédiés, tels que les appareils ménagers, les équipements de bureautique et les denrées alimentaires, pendant le transport.
• Tester la résistance aux tremblements de terre des matériaux de construction et des bâtiments eux-mêmes, et vérifier l’efficacité des structures d’isolation sismique et de contrôle des vibrations.
• Caractéristiques vibratoires des pales de turbines et caractéristiques des vibrations de torsion des arbres dans les générateurs de turbines.
• Mesure de l’impédance mécanique des bâtis de machines-outils.
• Étalonnage des vibromètres et des sismomètres, etc.

Principe des testeurs de vibrations

Les testeurs de vibrations sont classés, en fonction de leur système d’entraînement, en types mécanique, hydraulique, électrodynamique et servomoteur, chacun ayant un principe différent.

1. Testeurs de vibrations mécaniques

Ce système utilise un moteur comme force motrice pour convertir mécaniquement un mouvement de rotation en un mouvement de va-et-vient. Comparés aux systèmes hydrauliques et électrodynamiques, les testeurs de vibrations mécaniques sont relativement peu coûteux. Ces dernières années, les systèmes mécaniques ont été remplacés par d’autres systèmes en raison de leurs lacunes en termes de contrôlabilité.

2. Testeurs de vibrations hydrauliques

Ce système utilise la pression hydraulique d’une pompe hydraulique comme force motrice. La servovalve commute le circuit hydraulique à grande vitesse pour vibrer. Il convient lorsque de faibles fréquences de vibration, de longues courses et une puissance élevée sont nécessaires. La plage de fréquences est d’environ 1-300 Hz. Souvent utilisé lorsque de grandes structures telles que des bâtiments sont mises en vibration par des ondes sismiques.

3. Testeurs de vibrations électrocinétiques

Cette méthode utilise la force de Lorentz générée lorsqu’un courant électrique est appliqué à un conducteur dans un champ magnétique. En faisant passer un courant alternatif dans une bobine d’entraînement installée dans un champ magnétique avec une bobine d’excitation, un mouvement alternatif est produit en réponse au courant.

La vibration de l’agitateur est détectée par un capteur et renvoyée au contrôleur, qui maintient la vibration à une valeur définie. Une caractéristique de cette méthode est la large gamme de fréquences de vibration de l’agitateur, qui peut aller jusqu’à des fréquences de vibration particulièrement élevées. La gamme de fréquences de vibration est généralement comprise entre 5 et 3 000 Hz, mais certains petits secoueurs peuvent atteindre des fréquences plus élevées, jusqu’à 40 000 Hz.

4. Testeurs de vibrations de servomoteurs

Cette méthode d’essai de vibration utilise un servomoteur linéaire, qui est une combinaison d’un servomoteur à courant alternatif et d’une vis à billes. La capacité de charge est inférieure à celle du type hydraulique et la gamme de fréquences est inférieure à celle du type électrodynamique. La plage de fonctionnement est intermédiaire entre les types hydraulique et électrodynamique. La gamme de fréquences s’étend de 0,01 à 300 Hz.

Autres informations sur les testeurs de vibrations

1. Types d’essais de vibration

Les types d’essais de vibration sont classés en essais de vibration sinusoïdale, essais de vibration à ondes aléatoires et essais d’impact.

Essai de vibration sinusoïdale
Il s’agit d’un essai dans lequel la vibration est répétée à une période fixe. Il existe deux méthodes d’essai : l’une dans laquelle la fréquence et l’amplitude de la vibration sont fixes, et l’autre dans laquelle la fréquence est balayée et l’amplitude est fixée en fonction de la fréquence de la vibration. Ce test est principalement utilisé pour vérifier la résistance aux vibrations. Il existe également un test dans lequel la fréquence de vibration varie pour vérifier si l’échantillon résonne, la fréquence de résonance et les caractéristiques de la réponse aux vibrations.

Essai de vibration par ondes aléatoires
Il s’agit d’un essai dans lequel une forme d’onde vibratoire aléatoire sans régularité est utilisée pour l’excitation. Les conditions d’essai sont spécifiées en termes de largeur de bande de fréquence et de densité spectrale d’accélération. L’essai est effectué dans trois directions : vers le haut, vers le bas, vers la gauche, vers la droite et vers l’arrière. Il reproduit fidèlement le comportement des produits électriques et des composants électroniques sous les charges vibratoires des véhicules terrestres et des transports aérospatiaux. Il est donc très efficace pour détecter la dégradation des performances et les défaillances mécaniques dues à l’accumulation de contraintes et fournit des résultats d’essai plus proches de l’environnement du marché.

Essais de chocs
En règle générale, il s’agit d’un essai au cours duquel un impact de forme d’onde pulsée d’une accélération maximale et d’une durée d’action spécifiées est appliqué à l’échantillon. Il évalue la résistance et les caractéristiques par rapport à l’environnement de choc.

2. Tendance vers des testeurs de vibrations plus grands et plus petits

Les testeurs de vibrations sont de plus en plus volumineux. Alors que les produits électriques, les composants électroniques et les pièces automobiles ont été les principaux objets d’essais dans le passé, les besoins sont de plus en plus importants pour l’emballage des marchandises, les pièces pour les véhicules ferroviaires, l’industrie aérospatiale et les constructions résistantes aux tremblements de terre. De plus, les fréquences de vibrations exigées par l’industrie aérospatiale sont plus élevées que celles des produits de consommation et des produits automobiles, de sorte que des équipements d’essai ont été mis au point pour répondre à ces spécifications.

Il existe également un besoin croissant de testeurs de vibrations plus petits. Les testeurs de vibrations de table en sont un exemple. Ces appareils sont utilisés pour détecter les défauts de soudure sur les cartes de circuits imprimés, les défauts de contact des connecteurs, les vis et les écrous mal serrés, etc. Des testeurs de vibrations portatifs ont également été mis au point. Ces testeurs sont utilisés pour vérifier la résistance aux vibrations des équipements électroniques et pour mesurer les caractéristiques de réponse aux vibrations de points spécifiques.

Qu’est-ce qu’un mesureur de courant de fuite ?

Un mesureur de courant de fuite est un instrument permettant de mesurer le courant de fuite d’un équipement électrique.

Il s’agit généralement d’une pince de mesure capable de mesurer des courants infimes, de l’ordre du mA ou moins.

Utilisations des mesureurs de courant de fuite

Les mesureurs de courant de fuite sont généralement utilisés dans les installations électriques et les équipements médicaux afin de déterminer la conformité aux normes légales.

Les courants de fuite ont un impact significatif sur le corps humain. Même un courant de fuite très faible peut conduire directement à la mort : une mesure précise est donc nécessaire du point de vue de la sécurité. Elle est également importante du point de vue de la qualité car elle peut être à l’origine de bruits dans les équipements de communication.

Principe des mesureurs de courant fuite

Les mesureurs de courant de fuite sont sans contact avec le conducteur du circuit et mesurent le courant en serrant un fil de cuivre entre eux à l’aide d’une pince-mètre.

Le principe de la détection du courant est de détecter le champ magnétique généré par le courant et d’extraire une sortie proportionnelle au courant mesuré. Les méthodes de détection les plus courantes sont la méthode CT, la méthode de la bobine de Rogowski, la méthode de l’élément Hall et la méthode de la porte de flux.

1. Méthode CT

Cette méthode convertit le courant à mesurer en un courant secondaire correspondant au taux de rotation.

2. Méthode de la bobine de Rogowski

Cette méthode convertit la tension induite dans une bobine à air par un champ magnétique alternatif créé autour du courant à mesurer.

3. Méthode de l’élément Hall

Cette méthode combine les méthodes de l’élément Hall et du TC pour mesurer le courant continu. Un élément Hall est un élément qui mesure la tension générée lorsqu’un courant passe par un point où un champ magnétique est généré, et cette méthode est le pilier de la mesure du courant continu.

4. Méthode Fluxgate

Cette méthode combine les méthodes de fluxgate (élément FG) et de TC pour mesurer le courant continu. Le fluxgate est un élément qui mesure le champ magnétique généré par l’enroulement de deux bobines opposées autour d’un noyau de fer, et calcule la valeur du courant à rebours du champ magnétique.

Autres informations sur les mesureurs de courant de fuite

1. Courant de fuite et dispositifs médicaux

Les dispositifs médicaux doivent être approuvés par le ministre de la santé, du travail et de la protection sociale avant d’être mis sur le marché. L’approbation des dispositifs médicaux électriques, connus sous le nom de dispositifs médicaux actifs, doit spécifier la catégorie dans laquelle l’appareillage (où le dispositif est connecté au patient) se situe sur le plan électrique.

En particulier, les dispositifs médicaux utilisés dans les environnements les plus sévères, comme le cœur, doivent être conformes à la catégorie “raccord de type CF”, limite de tolérance du courant de fuite 0,01 mA, telle que définie dans la norme IEC 60601-1. Ainsi, un contrôle strict du courant de fuite s’échappant du dispositif est important pendant la phase de vérification de la conception des dispositifs médicaux. C’est pourquoi, lors de l’approbation des dispositifs médicaux, le courant de fuite est mesuré à l’aide d’un mesureur de courant de fuite dédié (dispositif de test) correspondant à la norme.

2. Différences entre les ampèremètres de fuite et les ampèremètres généraux

La principale caractéristique des mesureurs de courant de fuite est leur résolution. Les ampèremètres mesurant les courants de charge mesurent des courants importants de 1 A ou plus pour les systèmes de serrage. Les mesureurs de courant de fuite, en revanche, doivent mesurer des courants faibles et peuvent donc mesurer des courants faibles de 1 A ou moins. Il existe également des ampèremètres de charge qui mesurent des courants faibles pour les processus de fabrication de semi-conducteurs, mais pour ces applications, les appareils sont généralement connectés en série au circuit.

3. Comment utiliser les mesureurs de courant de fuite

Les pinces ampèremétriques sont utilisées pour tester le courant de fuite du câblage électrique et peuvent tester l’équipement pendant qu’il est sous tension, sans qu’une coupure de courant ne soit nécessaire.

Préparation de l’environnement de mesure
Les mesureurs de courant de fuite sont affectés par des champs magnétiques externes en raison de leur principe. Par conséquent, les mesures doivent être effectuées dans un endroit isolé des équipements susceptibles de générer des champs magnétiques externes, tels que les transformateurs.

Méthode de mesure
Ouvrez le collier de serrage, insérez le câble à mesurer dans le collier et refermez le collier. Pour les mesures de courant de fuite avec phase nulle, serrer toutes les phases ensemble. Pour les mesures de courant de fuite dues aux fils de terre, serrer le fil de terre seul. La plage de mesure est ensuite réglée en fonction de l’objectif de la mesure et la mesure commence. Certains produits permettent de régler l’intervalle d’affichage, tandis que d’autres peuvent afficher des valeurs moyennes. Il est important de choisir un mesureur de courant de fuite en fonction de l’objet et du but de la mesure.

4. Types de courant de fuite

Courant du conducteur de protection (courant de fuite à la terre)
Défini dans la norme CEI 60601-1 comme le “courant circulant du composant du réseau à travers ou à travers un isolant vers le conducteur de terre de protection ou la ligne de connexion à la terre fonctionnelle”.

Courant de contact ou courant de fuite du boîtier
Défini dans la norme CEI 60990 comme le “courant traversant le corps humain ou animal lorsqu’il touche une ou plusieurs parties accessibles de l’installation ou de l’équipement”.

Courant de fuite du patient
Défini dans la norme CEI 60601-1 comme “courant circulant de la connexion du patient à la terre en passant par le patient”.

Courant mesuré par le patient (équipement électrique médical uniquement)
Défini dans la norme CEI 60601-1 comme le “courant non destiné à avoir un effet physiologique qui circule entre une connexion patient et toute autre connexion patient à travers le patient lors d’une utilisation normale”.