https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/api.php?action=feedcontributions&feedformat=atom&user=2261753 2026-04-17T15:47:07Z Contributions MediaWiki 1.43.3 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Porte_du_Magasin&diff=478 2026-02-23T19:41:32Z

<p>2261753 : /* Circuit Pneumatique */</p> <hr /> <div>Le projet de la porte du magasin consiste à automatiser l'ouverture de la fenêtre à contrecoulissant vertical entre le local C-2704 et le corridor du C-2700. <br /> <br /> == Fonctionnement ==<br /> <br /> L'ouverture de la porte se fait par un circuit électrique et un circuit pneumatique. Chacun a son rôle dans le fonctionnement<br /> <br /> === Circuit Électronique ===<br /> <br /> Le circuit électronique contrôle l'ouverture de la porte.<br /> <br /> === Circuit Pneumatique ===<br /> <br /> Le circuit pneumatique exécute la commande émis par le circuit électronique.<br /> <br /> ==</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Porte_du_Magasin&diff=476 2026-02-23T19:36:20Z

<p>2261753 : /* Fonctionnement */</p> <hr /> <div>Le projet de la porte du magasin consiste à automatiser l'ouverture de la fenêtre à contrecoulissant vertical entre le local C-2704 et le corridor du C-2700. <br /> <br /> == Fonctionnement ==<br /> <br /> L'ouverture de la porte se fait par un circuit électrique et un circuit pneumatique. Chacun a son rôle dans le fonctionnement<br /> <br /> === Circuit Électronique ===<br /> <br /> Le circuit électronique contrôle l'ouverture de la porte.<br /> <br /> === Circuit Pneumatique ===<br /> <br /> Le circuit pneumatique exécute la commande émis par le circuit électronique.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Porte_du_Magasin&diff=474 2026-02-23T19:34:17Z

<p>2261753 : /* Fonctionnement */</p> <hr /> <div>Le projet de la porte du magasin consiste à automatiser l'ouverture de la fenêtre à contrecoulissant vertical entre le local C-2704 et le corridor du C-2700. <br /> <br /> == Fonctionnement ==<br /> <br /> L'ouverture de la porte de fait par un circuit électrique et un circuit pneumatique. <br /> <br /> === Circuit Électronique ===<br /> <br /> Le circuit électronique contrôle l'ouverture de la porte.<br /> <br /> === Circuit Pneumatique ===<br /> <br /> Le circuit pneumatique exécute la commande émis par le circuit électronique.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Porte_du_Magasin&diff=473 2026-02-23T19:27:24Z

<p>2261753 : </p> <hr /> <div>Le projet de la porte du magasin consiste à automatiser l'ouverture de la fenêtre à contrecoulissant vertical entre le local C-2704 et le corridor du C-2700. <br /> <br /> == Fonctionnement ==</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Porte_du_Magasin&diff=472 2026-02-23T19:25:12Z

<p>2261753 : Page créée avec « Le projet de la porte du magasin consiste à automatiser l&#039;ouverture de la fenêtre à contrecoulissant vertical . == Fonctionnement == »</p> <hr /> <div>Le projet de la porte du magasin consiste à automatiser l'ouverture de la fenêtre à contrecoulissant vertical . <br /> <br /> == Fonctionnement ==</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Fluke9142&diff=471 2026-02-23T19:18:29Z

<p>2261753 : /* Applications */</p> <hr /> <div>= Présentation générale =<br /> <br /> Le '''Fluke 9142 Field Metrology Welll''' est un calibrateur de température portable à bloc sec, conçu pour étalonner et vérifier des capteurs de température sur le terrain ou en laboratoire. Il offre une combinaison de précision métrologique, portabilité et rapidité, permettant de réduire les instruments à transporter tout en maintenant des performances élevées. De nos jours, c'est la version process qui est la plus utilisée. Car elle possède plusieurs autres options avancées telles que: alimenter un transmetteur en boucle, mesurer le courant 4–20 mA généré par un capteur ou un transmetteur, connecter directement un thermocouple pour - lire sa valeur via l’électronique process intégrée. Dans ce wiki, nous allons présenter la version Standard parce que c'est cette version que nous avons en laboratoire.<br /> <br /> <br /> [[Fichier:Fluke.jpg|200px|thumb|left|Fluke 9142 standard]]<br /> [[Fichier:Fluke_9142-A-156.png|200px|thumb|Right|Fluke 9142 Version Process A-156]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Applications ==<br /> <br /> Il permet de générer une température stable et précise afin de tester :<br /> <br /> - Thermocouples (Type J, K, T, etc.)<br /> <br /> - RTD (Pt100, Pt1000)<br /> <br /> - Sondes industrielles<br /> <br /> - Thermomètres numériques<br /> VIVRE LE SÉNÉGALLLEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE!<br /> <br /> = Description de l’appareil =<br /> <br /> Le Fluke 9142 se compose principalement des éléments suivants :<br /> <br /> *Le panneau avant : comprend un écran numérique affichant la température mesurée ainsi que la température de consigne. Il comporte également des boutons de navigation permettant de régler les paramètres et de sélectionner la température désirée.<br /> <br /> *Le bloc thermique : situé sur la partie supérieure de l’appareil. Il contient un puits cylindrique dans lequel on insère des bagues adaptatrices appelées « inserts ». Ces inserts permettent d’adapter le diamètre du puits à celui de la sonde à tester, afin d’assurer un bon contact thermique.<br /> <br /> *Le connecteur d’alimentation ainsi qu'un port de communication. Les deux situés à la façade inférieure. <br /> <br /> Le fabricant de cet équipement est Fluke Corporation, reconnu mondialement pour ses instruments de mesure et d’étalonnage industriels.<br /> <br /> = Principe de fonctionnement =<br /> <br /> '''Le Fluke 9142''' fonctionne selon le principe du puits sec thermique. À l’intérieur de l’appareil se trouve un bloc métallique cylindrique. Ce bloc est chauffé ou refroidi électroniquement à l’aide d’un système de régulation interne. La température du bloc est contrôlée avec précision grâce à une boucle de régulation interne.<br /> <br /> Lorsqu’une température de consigne est sélectionnée, l’appareil ajuste sa puissance de chauffage ou de refroidissement jusqu’à atteindre cette valeur. Une fois la température stabilisée, le bloc maintient cette valeur avec une très faible variation.<br /> <br /> Une sonde à tester est insérée dans un insert métallique placé à l’intérieur du bloc. La sonde atteint progressivement la même température que le bloc. Il devient alors possible de comparer la température indiquée par le Fluke à celle mesurée par la sonde sous test.<br /> <br /> <br /> <br /> = Caractéristiques techniques principales=<br /> <br /> Plage de température –25 °C à +150 °C<br /> <br /> Stabilité ±0,01 °C<br /> <br /> Exactitude d’affichage ±0,2 °C<br /> <br /> Uniformité axiale (40 mm) ±0,05 °C ( mesure de combien la température change si tu déplaces la sonde verticalement dans le puits.)<br /> <br /> Uniformité radiale ±0,01 °C ( toutes les zones du bloc autour du centre ont une température très proche les unes des autres, avec un écart maximal d’environ 0,01 °C)<br /> <br /> Profondeur d’immersion ≈ 150 mm<br /> <br /> Temps de stabilisation Rapide (selon consigne)<br /> <br /> = Mise en marche et réglage de la température =<br /> <br /> Pour utiliser le Fluke 9142 en laboratoire, il faut d'abord brancher l’appareil et le mettre sous tension. Après l’initialisation, l’écran affiche la température actuelle du bloc.<br /> <br /> Pour sélectionner une température de consigne, on accède au menu de réglage à l’aide du bouton « SET PT ». La valeur désirée est entrée à l’aide des touches de navigation, puis validée. L’appareil commence alors à chauffer ou à refroidir jusqu’à atteindre la température programmée.<br /> <br /> Il est essentiel d’attendre que la température soit stable avant de procéder aux mesures. L’indicateur de stabilité permet de confirmer que la régulation thermique est terminée. Cette étape est cruciale pour garantir la précision des résultats.<br /> <br /> <br /> = Procédure d'étalonnage =<br /> <br /> Une fois la température stabilisée, la sonde à tester est insérée dans le puits correspondant à son diamètre. Il est important que la sonde touche le fond du puits afin d'assurer une bonne conduction thermique. Après insertion, un temps d'attente de quelques minutes est nécessaire pour que la sonde atteigne l'équilibre thermique. <br /> <br /> <br /> = Exemple d'application =<br /> <br /> Dans cet exemple, nous allons utiliser un RTD Pt100.<br /> <br /> [[Fichier:Application.png|200px|thumb|left|]]<br /> <br /> == Description du montage==<br /> <br /> La sonde Pt100 est insérée dans le calibrateur de température Fluke 9142 (Field Metrology Well).<br /> Le puits thermique est réglé à une température de consigne de 100,00 °C. Une fois la stabilité thermique atteinte, les deux bornes de la sonde sont connectées à un multimètre numérique en mode mesure de résistance (Ω).<br /> <br /> Le multimètre affiche une valeur mesurée de : R​=139,8 Ω<br /> <br /> == Valeur théorique attendue==<br /> <br /> Selon la norme IEC 60751, la relation approximative d’une Pt100 est :R(T)=R0​(1+αT)<br /> <br /> Avec: Ro= 100 Ω à 0 °C; α=0,00385 °C−1 ; α=0,00385 °C−1<br /> <br /> La valeur théorique à 100 °C est : R​=138,5 Ω<br /> <br /> == Analyse de l'écart==<br /> ΔR=Rm-Rt<br /> <br /> ΔR=139,8−138,5=1,3 Ω<br /> ​<br /> <br /> = Description détaillée du MENU et de ses fonctions =<br /> <br /> Le menu principal du Fluke 9142 permet d’accéder aux fonctions essentielles de contrôle et de configuration de l’appareil.<br /> <br /> Depuis l’écran principal, quatre touches de fonction (F1 à F4) donnent accès aux menus suivants :<br /> <br /> *F1 : CONFIG TEMP<br /> <br /> *F2 : MENU PROG<br /> <br /> *F3 : MENU SYST<br /> <br /> *F4 : INPUT SETUP (modèle Professionnel seulement)<br /> <br /> Le modèle standard 9142 n’utilise pas la fonction INPUT SETUP.<br /> <br /> <br /> <br /> [[Fichier:Menu.png|200px|thumb|left|]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Config Temp(F1) ==<br /> <br /> Le menu CONFIG TEMP permet de configurer les paramètres liés au contrôle thermique du bloc.<br /> <br /> Il comprend deux sections principales :<br /> <br /> CONFIGURATION et COUPURE<br /> <br /> === Section CONFIG ===<br /> <br /> Cette section permet d'ajuster les paramètres de régulation.<br /> <br /> '''VIT MT/DSC :''' Ici, on peux modifier la vitesse de montée (MT) ou de descente (DSC) en température.<br /> <br /> Cela correspond à la vitesse maximale à laquelle le puits va chauffer ou refroidir. Une vitesse plus lente permet un contrôle plus stable et précis, tandis qu’une vitesse plus rapide réduit le temps d’attente.<br /> <br /> ''' LIMITE STABLE :''' Ce paramètre définit le niveau de stabilité thermique requis pour que l’appareil considère la température comme stabilisée.<br /> <br /> Lorsque cette condition est atteinte, l’indicateur de stabilité apparaît et un signal sonore est enclenché (si activé dans le menu).<br /> <br /> Le calibrateur considère que la température est stable à ±0,04°C dans notre cas.<br /> <br /> '''ALARME STABLE''' Ce paramètre permet d’activer ou désactiver l’alarme sonore indiquant que la température est stable.<br /> <br /> === Section COUPURE ===<br /> La fonction COUPURE est un système de sécurité thermique. Elle protège l’appareil contre les températures excessives.<br /> <br /> '''COUPURE LOGICIEL :''' est une limite de sécurité réglable par l’utilisateur. Si la température dépasse cette valeur, le système coupe automatiquement le chauffage.<br /> <br /> '''COUPURE MATERIEL :''' est une limite de sécurité fixée en usine. Cette valeur n’est pas modifiable par l’utilisateur.<br /> <br /> Elle constitue la protection ultime contre la surchauffe.<br /> <br /> Dans notre cas, la coupure logiciel est réglé à 160°C si la température du calibrateur dépasse 160°C, le contrôleur coupe automatiquement la chauffe. La coupure matérielle matérielle est réglée à 177°C (Si jamais la protection logicielle ne fonctionne pas, un thermostat interne coupe à 177°C).<br /> <br /> == Menu Prog(F2) ==<br /> Cette option permet de:<br /> <br /> - Activer ou désactiver le mode mannuel<br /> <br /> - Sélectionner le type de Test à réaliser( Comme exemple de test interne: la stabilité thermique; les capteurs internes )<br /> <br /> - exécuter une calibration automatique( via RAMPE/EQ )<br /> <br /> sur cette partie, il est possible de définir: le nombre de points de consigne(le programme contient plusieurs températures différentes); Le temps d'équilibrage(A chaque point, dès que le puit atteint la consigne, il attend par exemple 1 min avant de passer au point suivant); et le Nombre de cycle( nombre de fois que le programme va s'exécuter)<br /> <br /> == Menu Syst(F3)==</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=324 2026-02-06T16:32:10Z

<p>2261753 : /* Test N&#039;4: Application d&#039;une charge sur le moteur entrainé */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Le moteur 2 est un moteur à courant continu (DC) utilisé en mode génératrice. Il est entraîné mécaniquement par le moteur 1 à l’aide d’une transmission par courroie. Lorsque l’arbre du moteur 2 tourne, une tension continue est induite à l’induit selon le principe de la génératrice à courant continu.<br /> <br /> L’induit du moteur 2 est relié à un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de contrôler le courant circulant dans l’induit, ce qui influence la tension et le courant fournis au moteur 3 lors des essais.<br /> <br /> Le courant d’excitation du moteur 2 est également contrôlé, ce qui permet de faire varier la tension de sortie de la génératrice sur une plage de 0 à 120 V DC. Cette tension est ensuite appliquée à l’induit du moteur 3.<br /> <br /> Ce contrôle combiné de l’excitation et de l’induit permet un réglage progressif et sécuritaire de la puissance transmise au moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des moteurs 2 et 3 sont relié électroniquement ensemble. <br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> ==== Moteur 4: Dynamomètre et moteur d'entrainement ====<br /> <br /> Le quatrième moteur est un dynamomètre, relié mécaniquement au moteur 3. Il agit comme moteur de charge, permettant d’appliquer un couple résistant contrôlé lors des essais.<br /> <br /> Le dynamomètre permet de :<br /> <br /> - imposer une charge mécanique variable sur le moteur 3,<br /> <br /> - mesurer le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique,<br /> <br /> - analyser le comportement du moteur sous différentes conditions de charge.<br /> <br /> En faisant varier le couple appliqué par le dynamomètre, il est possible d’observer l’influence de la charge sur :<br /> <br /> - le courant absorbé,<br /> <br /> - la vitesse du moteur,<br /> <br /> - la stabilité du système Ward-Leonard.<br /> <br /> Ce dispositif est essentiel pour réaliser des essais représentatifs du fonctionnement réel d’un moteur à courant continu sous charge.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> Schéma des points de mesure du test 1<br /> <br /> Lors du Test 1, des points de mesure sont placés sur la tension de la source variable (0–120 Vdc), le courant dans l’inducteur de la génératrice, la tension générée à l’induit de la génératrice, ainsi que le courant fourni par celle-ci. En augmentant progressivement la tension variable de 0 à 120 Vdc, le courant d’excitation de la génératrice augmente, ce qui provoque une augmentation du flux magnétique et, par conséquent, de la tension générée. Cette tension est appliquée à l’induit du moteur à courant continu, entraînant une augmentation graduelle de la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre, en condition de charge nulle.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Les résultats montrent que l’augmentation de la tension de la source entraîne une augmentation du courant dans l’inducteur de la génératrice, passant d’environ 3 mA à 405 mA lorsque la tension varie de 5 V à 120 V. Cette augmentation du courant d’excitation provoque une hausse du flux magnétique, ce qui se traduit par une augmentation quasi linéaire de la tension générée à l’induit, passant d’environ 4 V à 141 V.<br /> <br /> Par exemple, pour une tension de source de 40 Vdc, la génératrice produit une tension d’environ 60 V, ce qui permet au moteur à courant continu d’atteindre une vitesse d’environ 625 tr/min. Lorsque la tension est portée à 80 Vdc, la tension générée atteint environ 113 V, et la vitesse du moteur augmente jusqu’à 1204 tr/min. À la tension maximale de 120 Vdc, la vitesse mesurée atteint près de 1485 tr/min.<br /> <br /> Les graphiques confirment que la vitesse du moteur est directement liée à la tension générée par la génératrice, principe fondamental du système Ward-Leonard. Le courant généré augmente plus graduellement, ce qui est cohérent avec un fonctionnement à charge nulle, où les courants sont principalement liés aux pertes internes et à l’alimentation du moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 2 vise à analyser l’effet de l’augmentation de la résistance de l’inducteur de la génératrice à courant continu sur le fonctionnement du système Ward-Leonard. Durant cet essai, la tension de la source variable appliquée à l’inducteur de la génératrice est maintenue constante à 120 Vdc, l’inducteur du moteur entraîné est réglé à 0 Ω, et aucune charge mécanique n’est appliquée par le dynamomètre.<br /> <br /> Les points de mesure sont positionnés de manière à relever :<br /> <br /> - la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice, (Voltmètre)<br /> <br /> - la tension appliquée à l’inducteur, (VCH1)<br /> <br /> - le courant d’excitation de la génératrice, (ACH1)<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (VCH2)<br /> <br /> - le courant généré, (ACH2)<br /> <br /> - la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer directement l’influence du courant d’excitation sur la tension générée et la vitesse du moteur à courant continu.<br /> <br /> Note pour la mesure de la résistance du potentiomètre: Pour la mesure, nous fermons l'alimentation pour des raisons de sécurité, et nous retirons tout fil ayant une prise banane pour ne pas affecté la mesure. Lorsqu'il était branché, il était plus difficile d'avoir un contact constant et la mesure dans le voltmètre variait énormément. Les retirer rendaient la tâche facile. <br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Lorsque la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice augmente, le courant d’excitation diminue, ce qui entraîne une diminution du flux magnétique produit par la génératrice. Selon le principe de fonctionnement d’une génératrice à courant continu, une réduction du flux magnétique provoque une diminution de la tension générée à l’induit.<br /> <br /> Cette baisse de la tension générée se répercute directement sur le moteur à courant continu alimenté par la génératrice. La tension appliquée à l’induit du moteur diminue, ce qui entraîne une réduction de la vitesse de rotation, puisque le système fonctionne sans charge mécanique.<br /> <br /> Les résultats expérimentaux confirment donc que la vitesse du moteur est inversement proportionnelle à la résistance de l’inducteur de la génératrice, lorsque la tension d’alimentation est maintenue constante.<br /> <br /> Par exemple, pour une résistance de 50 Ω au potentiomètre de la génératrice, le courant d’excitation est élevé, ce qui permet à la génératrice de produire une tension d’environ 135 V. Dans ces conditions, la vitesse mesurée au dynamomètre atteint environ 1425 tr/min.<br /> <br /> Lorsque la résistance est augmentée à 300 Ω, le courant d’excitation diminue, la tension générée chute à environ 90 V, et la vitesse du moteur baisse à environ 955 tr/min. À la résistance maximale de 500 Ω, la tension générée descend à environ 77 V, ce qui limite la vitesse du moteur à environ 810 tr/min.<br /> <br /> Ces observations démontrent clairement l’efficacité du système Ward-Leonard pour le contrôle de la vitesse par variation du flux de la génératrice, même en l’absence de charge mécanique.<br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 3 vise à analyser l’effet de l’augmentation de la résistance de l’inducteur du moteur à courant continu entraîné, dans un système Ward-Leonard. Durant cet essai, la tension de la source variable de la génératrice est maintenue constante à 120 Vdc, l’inducteur de la génératrice est réglé à 15 Ω, et aucune charge mécanique n’est appliquée par le moteur d’entraînement/dynamomètre.<br /> <br /> Les points de mesure permettent de relever :<br /> <br /> - la résistance du potentiomètre de l’inducteur du moteur entraîné, (Voltmètre)<br /> <br /> - la tension appliquée à l’inducteur du moteur, (Vch1)<br /> <br /> - le courant d’excitation du moteur entraîné, (Ach1)<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (Vch2) <br /> <br /> - le courant fourni par la génératrice, (Ach2)<br /> <br /> - ainsi que la vitesse de rotation du moteur mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer l’influence directe du courant d’excitation du moteur sur la vitesse de rotation du système.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Lorsque la résistance de l’inducteur du moteur entraîné augmente, le courant d’excitation du moteur diminue, ce qui entraîne une diminution du flux magnétique du moteur. À tension d’induit sensiblement constante, la diminution du flux provoque une augmentation de la vitesse de rotation du moteur, selon le principe de fonctionnement des moteurs à courant continu à excitation indépendante.<br /> <br /> Les résultats expérimentaux montrent que la vitesse du moteur augmente de façon significative avec l’augmentation de la résistance de l’inducteur, tandis que la tension fournie par la génératrice demeure relativement stable. Le courant fourni par la génératrice augmente progressivement, ce qui est cohérent avec l’augmentation de la vitesse du moteur et des pertes mécaniques.<br /> <br /> Un moteur à courant continu à excitation indépendante est un moteur dont l’enroulement d’excitation est alimenté par une source de courant distincte de celle de l’induit, ce qui permet un contrôle précis de ses performances. Lorsque la tension est appliquée à l’induit, le courant qui y circule interagit avec le champ magnétique créé par l’inducteur, produisant un couple électromagnétique qui entraîne la rotation du rotor. La vitesse du moteur dépend principalement de la tension appliquée à l’induit et de l’intensité du flux magnétique : à flux constant, la vitesse varie avec la tension d’induit, tandis qu’à tension constante, une diminution du courant d’excitation provoque une augmentation de la vitesse.<br /> <br /> Par exemple, pour une résistance de 50 Ω à l’inducteur du moteur, la vitesse mesurée est d’environ 1425 tr/min. Lorsque la résistance est augmentée à 200 Ω, la vitesse atteint environ 1766 tr/min. À la résistance maximale de 500 Ω, la vitesse du moteur s’élève jusqu’à environ 2182 tr/min.<br /> <br /> Dans le même temps, le courant d’excitation du moteur diminue, tandis que le courant à la sortie de la génératrice augmente, ce qui confirme que le moteur fonctionne à une vitesse plus élevée sous un flux réduit.<br /> <br /> Ces résultats illustrent clairement le contrôle de la vitesse par affaiblissement du champ du moteur, méthode couramment utilisée dans les systèmes Ward-Leonard pour atteindre des vitesses supérieures à la vitesse nominale.<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 4 vise à analyser l’effet de l’augmentation du couple mécanique appliqué au moteur entraîné à l’aide du dynamomètre, dans un système Ward-Leonard. Durant cet essai, les inducteurs de la génératrice et du moteur entraîné sont maintenus constants à 250 Ω, et la tension de la source variable de la génératrice est fixée à 120 Vdc. Le couple est progressivement augmenté par le moteur d’entraînement afin de charger mécaniquement le moteur à courant continu.<br /> <br /> Les points de mesure permettent de relever :<br /> <br /> - le couple appliqué par le dynamomètre,<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (Vch2)<br /> <br /> - le courant fourni par la génératrice, (Ach2)<br /> <br /> - ainsi que la vitesse de rotation du moteur entraîné mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer l’influence directe de la charge mécanique sur le comportement électrique et mécanique du moteur à courant continu.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Lorsque le couple appliqué au moteur augmente, le moteur à courant continu doit fournir un couple électromagnétique plus élevé pour maintenir sa rotation. Cela se traduit par une augmentation du courant fourni par la génératrice, puisque le couple d’un moteur DC est proportionnel au courant d’induit.<br /> <br /> Parallèlement, l’augmentation de la charge mécanique provoque une diminution de la vitesse de rotation du moteur. Cette baisse de vitesse entraîne également une réduction de la tension générée, due à la diminution de la force contre-électromotrice. Les résultats expérimentaux montrent donc une relation inverse entre le couple appliqué et la vitesse, ainsi qu’une relation directe entre le couple et le courant.<br /> <br /> Lorsque le couple appliqué au moteur augmente, le moteur doit fournir un couple électromagnétique plus élevé, ce qui entraîne une augmentation du courant d’induit. Cette augmentation de courant provoque une baisse de la vitesse de rotation sous l’effet de la charge mécanique. Comme la tension générée dépend de la vitesse de rotation, la diminution de la vitesse entraîne une baisse de la tension mesurée à la sortie de la génératrice.<br /> <br /> Par exemple, sans charge appliquée (0 Nm), la tension générée est d’environ 97 V, le courant fourni est d’environ 545 mA, et la vitesse mesurée atteint environ 1265 tr/min. Lorsque le couple est augmenté à 0,75 Nm, la tension générée chute à environ 69 V, le courant augmente à environ 1511 mA, et la vitesse diminue à environ 809 tr/min.<br /> <br /> À la charge maximale testée de 1,4 Nm, la tension générée descend à environ 34 V, le courant atteint environ 2500 mA, et la vitesse du moteur est fortement réduite à environ 188 tr/min. Ces résultats confirment le comportement typique d’un moteur à courant continu sous charge, où l’augmentation du couple entraîne une augmentation du courant et une diminution de la vitesse.<br /> <br /> Note aussi: Nous avons fait une fausse manœuvre lors de la mise de la courroie entre le dynamomètre et le moteur entrainé. Ce qui a fait que la courroie avait un mauvais contact et créait énormément de couple, ce qui a causé une forte monté de l'ampérage. Elle était dans les environs des 2 A. Le moteur 3 se réchauffait.<br /> <br /> Aussi, si vous recréez le test, vérifiez toujours la température du moteur 3 pour éviter un surchauffe de celui ci.<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Test N&#039;4: Application d&#039;une charge sur le moteur entrainé */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Le moteur 2 est un moteur à courant continu (DC) utilisé en mode génératrice. Il est entraîné mécaniquement par le moteur 1 à l’aide d’une transmission par courroie. Lorsque l’arbre du moteur 2 tourne, une tension continue est induite à l’induit selon le principe de la génératrice à courant continu.<br /> <br /> L’induit du moteur 2 est relié à un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de contrôler le courant circulant dans l’induit, ce qui influence la tension et le courant fournis au moteur 3 lors des essais.<br /> <br /> Le courant d’excitation du moteur 2 est également contrôlé, ce qui permet de faire varier la tension de sortie de la génératrice sur une plage de 0 à 120 V DC. Cette tension est ensuite appliquée à l’induit du moteur 3.<br /> <br /> Ce contrôle combiné de l’excitation et de l’induit permet un réglage progressif et sécuritaire de la puissance transmise au moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des moteurs 2 et 3 sont relié électroniquement ensemble. <br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> ==== Moteur 4: Dynamomètre et moteur d'entrainement ====<br /> <br /> Le quatrième moteur est un dynamomètre, relié mécaniquement au moteur 3. Il agit comme moteur de charge, permettant d’appliquer un couple résistant contrôlé lors des essais.<br /> <br /> Le dynamomètre permet de :<br /> <br /> - imposer une charge mécanique variable sur le moteur 3,<br /> <br /> - mesurer le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique,<br /> <br /> - analyser le comportement du moteur sous différentes conditions de charge.<br /> <br /> En faisant varier le couple appliqué par le dynamomètre, il est possible d’observer l’influence de la charge sur :<br /> <br /> - le courant absorbé,<br /> <br /> - la vitesse du moteur,<br /> <br /> - la stabilité du système Ward-Leonard.<br /> <br /> Ce dispositif est essentiel pour réaliser des essais représentatifs du fonctionnement réel d’un moteur à courant continu sous charge.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> Schéma des points de mesure du test 1<br /> <br /> Lors du Test 1, des points de mesure sont placés sur la tension de la source variable (0–120 Vdc), le courant dans l’inducteur de la génératrice, la tension générée à l’induit de la génératrice, ainsi que le courant fourni par celle-ci. En augmentant progressivement la tension variable de 0 à 120 Vdc, le courant d’excitation de la génératrice augmente, ce qui provoque une augmentation du flux magnétique et, par conséquent, de la tension générée. Cette tension est appliquée à l’induit du moteur à courant continu, entraînant une augmentation graduelle de la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre, en condition de charge nulle.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Les résultats montrent que l’augmentation de la tension de la source entraîne une augmentation du courant dans l’inducteur de la génératrice, passant d’environ 3 mA à 405 mA lorsque la tension varie de 5 V à 120 V. Cette augmentation du courant d’excitation provoque une hausse du flux magnétique, ce qui se traduit par une augmentation quasi linéaire de la tension générée à l’induit, passant d’environ 4 V à 141 V.<br /> <br /> Par exemple, pour une tension de source de 40 Vdc, la génératrice produit une tension d’environ 60 V, ce qui permet au moteur à courant continu d’atteindre une vitesse d’environ 625 tr/min. Lorsque la tension est portée à 80 Vdc, la tension générée atteint environ 113 V, et la vitesse du moteur augmente jusqu’à 1204 tr/min. À la tension maximale de 120 Vdc, la vitesse mesurée atteint près de 1485 tr/min.<br /> <br /> Les graphiques confirment que la vitesse du moteur est directement liée à la tension générée par la génératrice, principe fondamental du système Ward-Leonard. Le courant généré augmente plus graduellement, ce qui est cohérent avec un fonctionnement à charge nulle, où les courants sont principalement liés aux pertes internes et à l’alimentation du moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 2 vise à analyser l’effet de l’augmentation de la résistance de l’inducteur de la génératrice à courant continu sur le fonctionnement du système Ward-Leonard. Durant cet essai, la tension de la source variable appliquée à l’inducteur de la génératrice est maintenue constante à 120 Vdc, l’inducteur du moteur entraîné est réglé à 0 Ω, et aucune charge mécanique n’est appliquée par le dynamomètre.<br /> <br /> Les points de mesure sont positionnés de manière à relever :<br /> <br /> - la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice, (Voltmètre)<br /> <br /> - la tension appliquée à l’inducteur, (VCH1)<br /> <br /> - le courant d’excitation de la génératrice, (ACH1)<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (VCH2)<br /> <br /> - le courant généré, (ACH2)<br /> <br /> - la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer directement l’influence du courant d’excitation sur la tension générée et la vitesse du moteur à courant continu.<br /> <br /> Note pour la mesure de la résistance du potentiomètre: Pour la mesure, nous fermons l'alimentation pour des raisons de sécurité, et nous retirons tout fil ayant une prise banane pour ne pas affecté la mesure. Lorsqu'il était branché, il était plus difficile d'avoir un contact constant et la mesure dans le voltmètre variait énormément. Les retirer rendaient la tâche facile. <br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Lorsque la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice augmente, le courant d’excitation diminue, ce qui entraîne une diminution du flux magnétique produit par la génératrice. Selon le principe de fonctionnement d’une génératrice à courant continu, une réduction du flux magnétique provoque une diminution de la tension générée à l’induit.<br /> <br /> Cette baisse de la tension générée se répercute directement sur le moteur à courant continu alimenté par la génératrice. La tension appliquée à l’induit du moteur diminue, ce qui entraîne une réduction de la vitesse de rotation, puisque le système fonctionne sans charge mécanique.<br /> <br /> Les résultats expérimentaux confirment donc que la vitesse du moteur est inversement proportionnelle à la résistance de l’inducteur de la génératrice, lorsque la tension d’alimentation est maintenue constante.<br /> <br /> Par exemple, pour une résistance de 50 Ω au potentiomètre de la génératrice, le courant d’excitation est élevé, ce qui permet à la génératrice de produire une tension d’environ 135 V. Dans ces conditions, la vitesse mesurée au dynamomètre atteint environ 1425 tr/min.<br /> <br /> Lorsque la résistance est augmentée à 300 Ω, le courant d’excitation diminue, la tension générée chute à environ 90 V, et la vitesse du moteur baisse à environ 955 tr/min. À la résistance maximale de 500 Ω, la tension générée descend à environ 77 V, ce qui limite la vitesse du moteur à environ 810 tr/min.<br /> <br /> Ces observations démontrent clairement l’efficacité du système Ward-Leonard pour le contrôle de la vitesse par variation du flux de la génératrice, même en l’absence de charge mécanique.<br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 3 vise à analyser l’effet de l’augmentation de la résistance de l’inducteur du moteur à courant continu entraîné, dans un système Ward-Leonard. Durant cet essai, la tension de la source variable de la génératrice est maintenue constante à 120 Vdc, l’inducteur de la génératrice est réglé à 15 Ω, et aucune charge mécanique n’est appliquée par le moteur d’entraînement/dynamomètre.<br /> <br /> Les points de mesure permettent de relever :<br /> <br /> - la résistance du potentiomètre de l’inducteur du moteur entraîné, (Voltmètre)<br /> <br /> - la tension appliquée à l’inducteur du moteur, (Vch1)<br /> <br /> - le courant d’excitation du moteur entraîné, (Ach1)<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (Vch2) <br /> <br /> - le courant fourni par la génératrice, (Ach2)<br /> <br /> - ainsi que la vitesse de rotation du moteur mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer l’influence directe du courant d’excitation du moteur sur la vitesse de rotation du système.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Lorsque la résistance de l’inducteur du moteur entraîné augmente, le courant d’excitation du moteur diminue, ce qui entraîne une diminution du flux magnétique du moteur. À tension d’induit sensiblement constante, la diminution du flux provoque une augmentation de la vitesse de rotation du moteur, selon le principe de fonctionnement des moteurs à courant continu à excitation indépendante.<br /> <br /> Les résultats expérimentaux montrent que la vitesse du moteur augmente de façon significative avec l’augmentation de la résistance de l’inducteur, tandis que la tension fournie par la génératrice demeure relativement stable. Le courant fourni par la génératrice augmente progressivement, ce qui est cohérent avec l’augmentation de la vitesse du moteur et des pertes mécaniques.<br /> <br /> Un moteur à courant continu à excitation indépendante est un moteur dont l’enroulement d’excitation est alimenté par une source de courant distincte de celle de l’induit, ce qui permet un contrôle précis de ses performances. Lorsque la tension est appliquée à l’induit, le courant qui y circule interagit avec le champ magnétique créé par l’inducteur, produisant un couple électromagnétique qui entraîne la rotation du rotor. La vitesse du moteur dépend principalement de la tension appliquée à l’induit et de l’intensité du flux magnétique : à flux constant, la vitesse varie avec la tension d’induit, tandis qu’à tension constante, une diminution du courant d’excitation provoque une augmentation de la vitesse.<br /> <br /> Par exemple, pour une résistance de 50 Ω à l’inducteur du moteur, la vitesse mesurée est d’environ 1425 tr/min. Lorsque la résistance est augmentée à 200 Ω, la vitesse atteint environ 1766 tr/min. À la résistance maximale de 500 Ω, la vitesse du moteur s’élève jusqu’à environ 2182 tr/min.<br /> <br /> Dans le même temps, le courant d’excitation du moteur diminue, tandis que le courant à la sortie de la génératrice augmente, ce qui confirme que le moteur fonctionne à une vitesse plus élevée sous un flux réduit.<br /> <br /> Ces résultats illustrent clairement le contrôle de la vitesse par affaiblissement du champ du moteur, méthode couramment utilisée dans les systèmes Ward-Leonard pour atteindre des vitesses supérieures à la vitesse nominale.<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 4 vise à analyser l’effet de l’augmentation du couple mécanique appliqué au moteur entraîné à l’aide du dynamomètre, dans un système Ward-Leonard. Durant cet essai, les inducteurs de la génératrice et du moteur entraîné sont maintenus constants à 250 Ω, et la tension de la source variable de la génératrice est fixée à 120 Vdc. Le couple est progressivement augmenté par le moteur d’entraînement afin de charger mécaniquement le moteur à courant continu.<br /> <br /> Les points de mesure permettent de relever :<br /> <br /> - le couple appliqué par le dynamomètre,<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (Vch2)<br /> <br /> - le courant fourni par la génératrice, (Ach2)<br /> <br /> - ainsi que la vitesse de rotation du moteur entraîné mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer l’influence directe de la charge mécanique sur le comportement électrique et mécanique du moteur à courant continu.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Lorsque le couple appliqué au moteur augmente, le moteur à courant continu doit fournir un couple électromagnétique plus élevé pour maintenir sa rotation. Cela se traduit par une augmentation du courant fourni par la génératrice, puisque le couple d’un moteur DC est proportionnel au courant d’induit.<br /> <br /> Parallèlement, l’augmentation de la charge mécanique provoque une diminution de la vitesse de rotation du moteur. Cette baisse de vitesse entraîne également une réduction de la tension générée, due à la diminution de la force contre-électromotrice. Les résultats expérimentaux montrent donc une relation inverse entre le couple appliqué et la vitesse, ainsi qu’une relation directe entre le couple et le courant.<br /> <br /> Par exemple, sans charge appliquée (0 Nm), la tension générée est d’environ 97 V, le courant fourni est d’environ 545 mA, et la vitesse mesurée atteint environ 1265 tr/min. Lorsque le couple est augmenté à 0,75 Nm, la tension générée chute à environ 69 V, le courant augmente à environ 1511 mA, et la vitesse diminue à environ 809 tr/min.<br /> <br /> À la charge maximale testée de 1,4 Nm, la tension générée descend à environ 34 V, le courant atteint environ 2500 mA, et la vitesse du moteur est fortement réduite à environ 188 tr/min. Ces résultats confirment le comportement typique d’un moteur à courant continu sous charge, où l’augmentation du couple entraîne une augmentation du courant et une diminution de la vitesse.<br /> <br /> Note aussi: Nous avons fait une fausse manœuvre lors de la mise de la courroie entre le dynamomètre et le moteur entrainé. Ce qui a fait que la courroie avait un mauvais contact et créait énormément de couple, ce qui a causé une forte monté de l'ampérage. Elle était dans les environs des 2 A. Le moteur 3 se réchauffait.<br /> <br /> Aussi, si vous recréez le test, vérifiez toujours la température du moteur 3 pour éviter un surchauffe de celui ci.<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Test N&#039;4: Application d&#039;une charge sur le moteur entrainé */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Le moteur 2 est un moteur à courant continu (DC) utilisé en mode génératrice. Il est entraîné mécaniquement par le moteur 1 à l’aide d’une transmission par courroie. Lorsque l’arbre du moteur 2 tourne, une tension continue est induite à l’induit selon le principe de la génératrice à courant continu.<br /> <br /> L’induit du moteur 2 est relié à un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de contrôler le courant circulant dans l’induit, ce qui influence la tension et le courant fournis au moteur 3 lors des essais.<br /> <br /> Le courant d’excitation du moteur 2 est également contrôlé, ce qui permet de faire varier la tension de sortie de la génératrice sur une plage de 0 à 120 V DC. Cette tension est ensuite appliquée à l’induit du moteur 3.<br /> <br /> Ce contrôle combiné de l’excitation et de l’induit permet un réglage progressif et sécuritaire de la puissance transmise au moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des moteurs 2 et 3 sont relié électroniquement ensemble. <br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> ==== Moteur 4: Dynamomètre et moteur d'entrainement ====<br /> <br /> Le quatrième moteur est un dynamomètre, relié mécaniquement au moteur 3. Il agit comme moteur de charge, permettant d’appliquer un couple résistant contrôlé lors des essais.<br /> <br /> Le dynamomètre permet de :<br /> <br /> - imposer une charge mécanique variable sur le moteur 3,<br /> <br /> - mesurer le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique,<br /> <br /> - analyser le comportement du moteur sous différentes conditions de charge.<br /> <br /> En faisant varier le couple appliqué par le dynamomètre, il est possible d’observer l’influence de la charge sur :<br /> <br /> - le courant absorbé,<br /> <br /> - la vitesse du moteur,<br /> <br /> - la stabilité du système Ward-Leonard.<br /> <br /> Ce dispositif est essentiel pour réaliser des essais représentatifs du fonctionnement réel d’un moteur à courant continu sous charge.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> Schéma des points de mesure du test 1<br /> <br /> Lors du Test 1, des points de mesure sont placés sur la tension de la source variable (0–120 Vdc), le courant dans l’inducteur de la génératrice, la tension générée à l’induit de la génératrice, ainsi que le courant fourni par celle-ci. En augmentant progressivement la tension variable de 0 à 120 Vdc, le courant d’excitation de la génératrice augmente, ce qui provoque une augmentation du flux magnétique et, par conséquent, de la tension générée. Cette tension est appliquée à l’induit du moteur à courant continu, entraînant une augmentation graduelle de la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre, en condition de charge nulle.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Les résultats montrent que l’augmentation de la tension de la source entraîne une augmentation du courant dans l’inducteur de la génératrice, passant d’environ 3 mA à 405 mA lorsque la tension varie de 5 V à 120 V. Cette augmentation du courant d’excitation provoque une hausse du flux magnétique, ce qui se traduit par une augmentation quasi linéaire de la tension générée à l’induit, passant d’environ 4 V à 141 V.<br /> <br /> Par exemple, pour une tension de source de 40 Vdc, la génératrice produit une tension d’environ 60 V, ce qui permet au moteur à courant continu d’atteindre une vitesse d’environ 625 tr/min. Lorsque la tension est portée à 80 Vdc, la tension générée atteint environ 113 V, et la vitesse du moteur augmente jusqu’à 1204 tr/min. À la tension maximale de 120 Vdc, la vitesse mesurée atteint près de 1485 tr/min.<br /> <br /> Les graphiques confirment que la vitesse du moteur est directement liée à la tension générée par la génératrice, principe fondamental du système Ward-Leonard. Le courant généré augmente plus graduellement, ce qui est cohérent avec un fonctionnement à charge nulle, où les courants sont principalement liés aux pertes internes et à l’alimentation du moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 2 vise à analyser l’effet de l’augmentation de la résistance de l’inducteur de la génératrice à courant continu sur le fonctionnement du système Ward-Leonard. Durant cet essai, la tension de la source variable appliquée à l’inducteur de la génératrice est maintenue constante à 120 Vdc, l’inducteur du moteur entraîné est réglé à 0 Ω, et aucune charge mécanique n’est appliquée par le dynamomètre.<br /> <br /> Les points de mesure sont positionnés de manière à relever :<br /> <br /> - la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice, (Voltmètre)<br /> <br /> - la tension appliquée à l’inducteur, (VCH1)<br /> <br /> - le courant d’excitation de la génératrice, (ACH1)<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (VCH2)<br /> <br /> - le courant généré, (ACH2)<br /> <br /> - la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer directement l’influence du courant d’excitation sur la tension générée et la vitesse du moteur à courant continu.<br /> <br /> Note pour la mesure de la résistance du potentiomètre: Pour la mesure, nous fermons l'alimentation pour des raisons de sécurité, et nous retirons tout fil ayant une prise banane pour ne pas affecté la mesure. Lorsqu'il était branché, il était plus difficile d'avoir un contact constant et la mesure dans le voltmètre variait énormément. Les retirer rendaient la tâche facile. <br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Lorsque la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice augmente, le courant d’excitation diminue, ce qui entraîne une diminution du flux magnétique produit par la génératrice. Selon le principe de fonctionnement d’une génératrice à courant continu, une réduction du flux magnétique provoque une diminution de la tension générée à l’induit.<br /> <br /> Cette baisse de la tension générée se répercute directement sur le moteur à courant continu alimenté par la génératrice. La tension appliquée à l’induit du moteur diminue, ce qui entraîne une réduction de la vitesse de rotation, puisque le système fonctionne sans charge mécanique.<br /> <br /> Les résultats expérimentaux confirment donc que la vitesse du moteur est inversement proportionnelle à la résistance de l’inducteur de la génératrice, lorsque la tension d’alimentation est maintenue constante.<br /> <br /> Par exemple, pour une résistance de 50 Ω au potentiomètre de la génératrice, le courant d’excitation est élevé, ce qui permet à la génératrice de produire une tension d’environ 135 V. Dans ces conditions, la vitesse mesurée au dynamomètre atteint environ 1425 tr/min.<br /> <br /> Lorsque la résistance est augmentée à 300 Ω, le courant d’excitation diminue, la tension générée chute à environ 90 V, et la vitesse du moteur baisse à environ 955 tr/min. À la résistance maximale de 500 Ω, la tension générée descend à environ 77 V, ce qui limite la vitesse du moteur à environ 810 tr/min.<br /> <br /> Ces observations démontrent clairement l’efficacité du système Ward-Leonard pour le contrôle de la vitesse par variation du flux de la génératrice, même en l’absence de charge mécanique.<br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 3 vise à analyser l’effet de l’augmentation de la résistance de l’inducteur du moteur à courant continu entraîné, dans un système Ward-Leonard. Durant cet essai, la tension de la source variable de la génératrice est maintenue constante à 120 Vdc, l’inducteur de la génératrice est réglé à 15 Ω, et aucune charge mécanique n’est appliquée par le moteur d’entraînement/dynamomètre.<br /> <br /> Les points de mesure permettent de relever :<br /> <br /> - la résistance du potentiomètre de l’inducteur du moteur entraîné, (Voltmètre)<br /> <br /> - la tension appliquée à l’inducteur du moteur, (Vch1)<br /> <br /> - le courant d’excitation du moteur entraîné, (Ach1)<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (Vch2) <br /> <br /> - le courant fourni par la génératrice, (Ach2)<br /> <br /> - ainsi que la vitesse de rotation du moteur mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer l’influence directe du courant d’excitation du moteur sur la vitesse de rotation du système.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Lorsque la résistance de l’inducteur du moteur entraîné augmente, le courant d’excitation du moteur diminue, ce qui entraîne une diminution du flux magnétique du moteur. À tension d’induit sensiblement constante, la diminution du flux provoque une augmentation de la vitesse de rotation du moteur, selon le principe de fonctionnement des moteurs à courant continu à excitation indépendante.<br /> <br /> Les résultats expérimentaux montrent que la vitesse du moteur augmente de façon significative avec l’augmentation de la résistance de l’inducteur, tandis que la tension fournie par la génératrice demeure relativement stable. Le courant fourni par la génératrice augmente progressivement, ce qui est cohérent avec l’augmentation de la vitesse du moteur et des pertes mécaniques.<br /> <br /> Un moteur à courant continu à excitation indépendante est un moteur dont l’enroulement d’excitation est alimenté par une source de courant distincte de celle de l’induit, ce qui permet un contrôle précis de ses performances. Lorsque la tension est appliquée à l’induit, le courant qui y circule interagit avec le champ magnétique créé par l’inducteur, produisant un couple électromagnétique qui entraîne la rotation du rotor. La vitesse du moteur dépend principalement de la tension appliquée à l’induit et de l’intensité du flux magnétique : à flux constant, la vitesse varie avec la tension d’induit, tandis qu’à tension constante, une diminution du courant d’excitation provoque une augmentation de la vitesse.<br /> <br /> Par exemple, pour une résistance de 50 Ω à l’inducteur du moteur, la vitesse mesurée est d’environ 1425 tr/min. Lorsque la résistance est augmentée à 200 Ω, la vitesse atteint environ 1766 tr/min. À la résistance maximale de 500 Ω, la vitesse du moteur s’élève jusqu’à environ 2182 tr/min.<br /> <br /> Dans le même temps, le courant d’excitation du moteur diminue, tandis que le courant à la sortie de la génératrice augmente, ce qui confirme que le moteur fonctionne à une vitesse plus élevée sous un flux réduit.<br /> <br /> Ces résultats illustrent clairement le contrôle de la vitesse par affaiblissement du champ du moteur, méthode couramment utilisée dans les systèmes Ward-Leonard pour atteindre des vitesses supérieures à la vitesse nominale.<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 4 vise à analyser l’effet de l’augmentation du couple mécanique appliqué au moteur entraîné à l’aide du dynamomètre, dans un système Ward-Leonard. Durant cet essai, les inducteurs de la génératrice et du moteur entraîné sont maintenus constants à 250 Ω, et la tension de la source variable de la génératrice est fixée à 120 Vdc. Le couple est progressivement augmenté par le moteur d’entraînement afin de charger mécaniquement le moteur à courant continu.<br /> <br /> Les points de mesure permettent de relever :<br /> <br /> - le couple appliqué par le dynamomètre,<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (Vch2)<br /> <br /> - le courant fourni par la génératrice, (Ach2)<br /> <br /> - ainsi que la vitesse de rotation du moteur entraîné mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer l’influence directe de la charge mécanique sur le comportement électrique et mécanique du moteur à courant continu.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Test n&#039;3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Le moteur 2 est un moteur à courant continu (DC) utilisé en mode génératrice. Il est entraîné mécaniquement par le moteur 1 à l’aide d’une transmission par courroie. Lorsque l’arbre du moteur 2 tourne, une tension continue est induite à l’induit selon le principe de la génératrice à courant continu.<br /> <br /> L’induit du moteur 2 est relié à un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de contrôler le courant circulant dans l’induit, ce qui influence la tension et le courant fournis au moteur 3 lors des essais.<br /> <br /> Le courant d’excitation du moteur 2 est également contrôlé, ce qui permet de faire varier la tension de sortie de la génératrice sur une plage de 0 à 120 V DC. Cette tension est ensuite appliquée à l’induit du moteur 3.<br /> <br /> Ce contrôle combiné de l’excitation et de l’induit permet un réglage progressif et sécuritaire de la puissance transmise au moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des moteurs 2 et 3 sont relié électroniquement ensemble. <br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> ==== Moteur 4: Dynamomètre et moteur d'entrainement ====<br /> <br /> Le quatrième moteur est un dynamomètre, relié mécaniquement au moteur 3. Il agit comme moteur de charge, permettant d’appliquer un couple résistant contrôlé lors des essais.<br /> <br /> Le dynamomètre permet de :<br /> <br /> - imposer une charge mécanique variable sur le moteur 3,<br /> <br /> - mesurer le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique,<br /> <br /> - analyser le comportement du moteur sous différentes conditions de charge.<br /> <br /> En faisant varier le couple appliqué par le dynamomètre, il est possible d’observer l’influence de la charge sur :<br /> <br /> - le courant absorbé,<br /> <br /> - la vitesse du moteur,<br /> <br /> - la stabilité du système Ward-Leonard.<br /> <br /> Ce dispositif est essentiel pour réaliser des essais représentatifs du fonctionnement réel d’un moteur à courant continu sous charge.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> Schéma des points de mesure du test 1<br /> <br /> Lors du Test 1, des points de mesure sont placés sur la tension de la source variable (0–120 Vdc), le courant dans l’inducteur de la génératrice, la tension générée à l’induit de la génératrice, ainsi que le courant fourni par celle-ci. En augmentant progressivement la tension variable de 0 à 120 Vdc, le courant d’excitation de la génératrice augmente, ce qui provoque une augmentation du flux magnétique et, par conséquent, de la tension générée. Cette tension est appliquée à l’induit du moteur à courant continu, entraînant une augmentation graduelle de la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre, en condition de charge nulle.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Les résultats montrent que l’augmentation de la tension de la source entraîne une augmentation du courant dans l’inducteur de la génératrice, passant d’environ 3 mA à 405 mA lorsque la tension varie de 5 V à 120 V. Cette augmentation du courant d’excitation provoque une hausse du flux magnétique, ce qui se traduit par une augmentation quasi linéaire de la tension générée à l’induit, passant d’environ 4 V à 141 V.<br /> <br /> Par exemple, pour une tension de source de 40 Vdc, la génératrice produit une tension d’environ 60 V, ce qui permet au moteur à courant continu d’atteindre une vitesse d’environ 625 tr/min. Lorsque la tension est portée à 80 Vdc, la tension générée atteint environ 113 V, et la vitesse du moteur augmente jusqu’à 1204 tr/min. À la tension maximale de 120 Vdc, la vitesse mesurée atteint près de 1485 tr/min.<br /> <br /> Les graphiques confirment que la vitesse du moteur est directement liée à la tension générée par la génératrice, principe fondamental du système Ward-Leonard. Le courant généré augmente plus graduellement, ce qui est cohérent avec un fonctionnement à charge nulle, où les courants sont principalement liés aux pertes internes et à l’alimentation du moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 2 vise à analyser l’effet de l’augmentation de la résistance de l’inducteur de la génératrice à courant continu sur le fonctionnement du système Ward-Leonard. Durant cet essai, la tension de la source variable appliquée à l’inducteur de la génératrice est maintenue constante à 120 Vdc, l’inducteur du moteur entraîné est réglé à 0 Ω, et aucune charge mécanique n’est appliquée par le dynamomètre.<br /> <br /> Les points de mesure sont positionnés de manière à relever :<br /> <br /> - la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice, (Voltmètre)<br /> <br /> - la tension appliquée à l’inducteur, (VCH1)<br /> <br /> - le courant d’excitation de la génératrice, (ACH1)<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (VCH2)<br /> <br /> - le courant généré, (ACH2)<br /> <br /> - la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer directement l’influence du courant d’excitation sur la tension générée et la vitesse du moteur à courant continu.<br /> <br /> Note pour la mesure de la résistance du potentiomètre: Pour la mesure, nous fermons l'alimentation pour des raisons de sécurité, et nous retirons tout fil ayant une prise banane pour ne pas affecté la mesure. Lorsqu'il était branché, il était plus difficile d'avoir un contact constant et la mesure dans le voltmètre variait énormément. Les retirer rendaient la tâche facile. <br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Lorsque la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice augmente, le courant d’excitation diminue, ce qui entraîne une diminution du flux magnétique produit par la génératrice. Selon le principe de fonctionnement d’une génératrice à courant continu, une réduction du flux magnétique provoque une diminution de la tension générée à l’induit.<br /> <br /> Cette baisse de la tension générée se répercute directement sur le moteur à courant continu alimenté par la génératrice. La tension appliquée à l’induit du moteur diminue, ce qui entraîne une réduction de la vitesse de rotation, puisque le système fonctionne sans charge mécanique.<br /> <br /> Les résultats expérimentaux confirment donc que la vitesse du moteur est inversement proportionnelle à la résistance de l’inducteur de la génératrice, lorsque la tension d’alimentation est maintenue constante.<br /> <br /> Par exemple, pour une résistance de 50 Ω au potentiomètre de la génératrice, le courant d’excitation est élevé, ce qui permet à la génératrice de produire une tension d’environ 135 V. Dans ces conditions, la vitesse mesurée au dynamomètre atteint environ 1425 tr/min.<br /> <br /> Lorsque la résistance est augmentée à 300 Ω, le courant d’excitation diminue, la tension générée chute à environ 90 V, et la vitesse du moteur baisse à environ 955 tr/min. À la résistance maximale de 500 Ω, la tension générée descend à environ 77 V, ce qui limite la vitesse du moteur à environ 810 tr/min.<br /> <br /> Ces observations démontrent clairement l’efficacité du système Ward-Leonard pour le contrôle de la vitesse par variation du flux de la génératrice, même en l’absence de charge mécanique.<br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 3 vise à analyser l’effet de l’augmentation de la résistance de l’inducteur du moteur à courant continu entraîné, dans un système Ward-Leonard. Durant cet essai, la tension de la source variable de la génératrice est maintenue constante à 120 Vdc, l’inducteur de la génératrice est réglé à 15 Ω, et aucune charge mécanique n’est appliquée par le moteur d’entraînement/dynamomètre.<br /> <br /> Les points de mesure permettent de relever :<br /> <br /> - la résistance du potentiomètre de l’inducteur du moteur entraîné, (Voltmètre)<br /> <br /> - la tension appliquée à l’inducteur du moteur, (Vch1)<br /> <br /> - le courant d’excitation du moteur entraîné, (Ach1)<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (Vch2) <br /> <br /> - le courant fourni par la génératrice, (Ach2)<br /> <br /> - ainsi que la vitesse de rotation du moteur mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer l’influence directe du courant d’excitation du moteur sur la vitesse de rotation du système.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Lorsque la résistance de l’inducteur du moteur entraîné augmente, le courant d’excitation du moteur diminue, ce qui entraîne une diminution du flux magnétique du moteur. À tension d’induit sensiblement constante, la diminution du flux provoque une augmentation de la vitesse de rotation du moteur, selon le principe de fonctionnement des moteurs à courant continu à excitation indépendante.<br /> <br /> Les résultats expérimentaux montrent que la vitesse du moteur augmente de façon significative avec l’augmentation de la résistance de l’inducteur, tandis que la tension fournie par la génératrice demeure relativement stable. Le courant fourni par la génératrice augmente progressivement, ce qui est cohérent avec l’augmentation de la vitesse du moteur et des pertes mécaniques.<br /> <br /> Un moteur à courant continu à excitation indépendante est un moteur dont l’enroulement d’excitation est alimenté par une source de courant distincte de celle de l’induit, ce qui permet un contrôle précis de ses performances. Lorsque la tension est appliquée à l’induit, le courant qui y circule interagit avec le champ magnétique créé par l’inducteur, produisant un couple électromagnétique qui entraîne la rotation du rotor. La vitesse du moteur dépend principalement de la tension appliquée à l’induit et de l’intensité du flux magnétique : à flux constant, la vitesse varie avec la tension d’induit, tandis qu’à tension constante, une diminution du courant d’excitation provoque une augmentation de la vitesse.<br /> <br /> Par exemple, pour une résistance de 50 Ω à l’inducteur du moteur, la vitesse mesurée est d’environ 1425 tr/min. Lorsque la résistance est augmentée à 200 Ω, la vitesse atteint environ 1766 tr/min. À la résistance maximale de 500 Ω, la vitesse du moteur s’élève jusqu’à environ 2182 tr/min.<br /> <br /> Dans le même temps, le courant d’excitation du moteur diminue, tandis que le courant à la sortie de la génératrice augmente, ce qui confirme que le moteur fonctionne à une vitesse plus élevée sous un flux réduit.<br /> <br /> Ces résultats illustrent clairement le contrôle de la vitesse par affaiblissement du champ du moteur, méthode couramment utilisée dans les systèmes Ward-Leonard pour atteindre des vitesses supérieures à la vitesse nominale.<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Test n&#039;3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Le moteur 2 est un moteur à courant continu (DC) utilisé en mode génératrice. Il est entraîné mécaniquement par le moteur 1 à l’aide d’une transmission par courroie. Lorsque l’arbre du moteur 2 tourne, une tension continue est induite à l’induit selon le principe de la génératrice à courant continu.<br /> <br /> L’induit du moteur 2 est relié à un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de contrôler le courant circulant dans l’induit, ce qui influence la tension et le courant fournis au moteur 3 lors des essais.<br /> <br /> Le courant d’excitation du moteur 2 est également contrôlé, ce qui permet de faire varier la tension de sortie de la génératrice sur une plage de 0 à 120 V DC. Cette tension est ensuite appliquée à l’induit du moteur 3.<br /> <br /> Ce contrôle combiné de l’excitation et de l’induit permet un réglage progressif et sécuritaire de la puissance transmise au moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des moteurs 2 et 3 sont relié électroniquement ensemble. <br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> ==== Moteur 4: Dynamomètre et moteur d'entrainement ====<br /> <br /> Le quatrième moteur est un dynamomètre, relié mécaniquement au moteur 3. Il agit comme moteur de charge, permettant d’appliquer un couple résistant contrôlé lors des essais.<br /> <br /> Le dynamomètre permet de :<br /> <br /> - imposer une charge mécanique variable sur le moteur 3,<br /> <br /> - mesurer le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique,<br /> <br /> - analyser le comportement du moteur sous différentes conditions de charge.<br /> <br /> En faisant varier le couple appliqué par le dynamomètre, il est possible d’observer l’influence de la charge sur :<br /> <br /> - le courant absorbé,<br /> <br /> - la vitesse du moteur,<br /> <br /> - la stabilité du système Ward-Leonard.<br /> <br /> Ce dispositif est essentiel pour réaliser des essais représentatifs du fonctionnement réel d’un moteur à courant continu sous charge.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> Schéma des points de mesure du test 1<br /> <br /> Lors du Test 1, des points de mesure sont placés sur la tension de la source variable (0–120 Vdc), le courant dans l’inducteur de la génératrice, la tension générée à l’induit de la génératrice, ainsi que le courant fourni par celle-ci. En augmentant progressivement la tension variable de 0 à 120 Vdc, le courant d’excitation de la génératrice augmente, ce qui provoque une augmentation du flux magnétique et, par conséquent, de la tension générée. Cette tension est appliquée à l’induit du moteur à courant continu, entraînant une augmentation graduelle de la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre, en condition de charge nulle.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Les résultats montrent que l’augmentation de la tension de la source entraîne une augmentation du courant dans l’inducteur de la génératrice, passant d’environ 3 mA à 405 mA lorsque la tension varie de 5 V à 120 V. Cette augmentation du courant d’excitation provoque une hausse du flux magnétique, ce qui se traduit par une augmentation quasi linéaire de la tension générée à l’induit, passant d’environ 4 V à 141 V.<br /> <br /> Par exemple, pour une tension de source de 40 Vdc, la génératrice produit une tension d’environ 60 V, ce qui permet au moteur à courant continu d’atteindre une vitesse d’environ 625 tr/min. Lorsque la tension est portée à 80 Vdc, la tension générée atteint environ 113 V, et la vitesse du moteur augmente jusqu’à 1204 tr/min. À la tension maximale de 120 Vdc, la vitesse mesurée atteint près de 1485 tr/min.<br /> <br /> Les graphiques confirment que la vitesse du moteur est directement liée à la tension générée par la génératrice, principe fondamental du système Ward-Leonard. Le courant généré augmente plus graduellement, ce qui est cohérent avec un fonctionnement à charge nulle, où les courants sont principalement liés aux pertes internes et à l’alimentation du moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 2 vise à analyser l’effet de l’augmentation de la résistance de l’inducteur de la génératrice à courant continu sur le fonctionnement du système Ward-Leonard. Durant cet essai, la tension de la source variable appliquée à l’inducteur de la génératrice est maintenue constante à 120 Vdc, l’inducteur du moteur entraîné est réglé à 0 Ω, et aucune charge mécanique n’est appliquée par le dynamomètre.<br /> <br /> Les points de mesure sont positionnés de manière à relever :<br /> <br /> - la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice, (Voltmètre)<br /> <br /> - la tension appliquée à l’inducteur, (VCH1)<br /> <br /> - le courant d’excitation de la génératrice, (ACH1)<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (VCH2)<br /> <br /> - le courant généré, (ACH2)<br /> <br /> - la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer directement l’influence du courant d’excitation sur la tension générée et la vitesse du moteur à courant continu.<br /> <br /> Note pour la mesure de la résistance du potentiomètre: Pour la mesure, nous fermons l'alimentation pour des raisons de sécurité, et nous retirons tout fil ayant une prise banane pour ne pas affecté la mesure. Lorsqu'il était branché, il était plus difficile d'avoir un contact constant et la mesure dans le voltmètre variait énormément. Les retirer rendaient la tâche facile. <br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Lorsque la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice augmente, le courant d’excitation diminue, ce qui entraîne une diminution du flux magnétique produit par la génératrice. Selon le principe de fonctionnement d’une génératrice à courant continu, une réduction du flux magnétique provoque une diminution de la tension générée à l’induit.<br /> <br /> Cette baisse de la tension générée se répercute directement sur le moteur à courant continu alimenté par la génératrice. La tension appliquée à l’induit du moteur diminue, ce qui entraîne une réduction de la vitesse de rotation, puisque le système fonctionne sans charge mécanique.<br /> <br /> Les résultats expérimentaux confirment donc que la vitesse du moteur est inversement proportionnelle à la résistance de l’inducteur de la génératrice, lorsque la tension d’alimentation est maintenue constante.<br /> <br /> Par exemple, pour une résistance de 50 Ω au potentiomètre de la génératrice, le courant d’excitation est élevé, ce qui permet à la génératrice de produire une tension d’environ 135 V. Dans ces conditions, la vitesse mesurée au dynamomètre atteint environ 1425 tr/min.<br /> <br /> Lorsque la résistance est augmentée à 300 Ω, le courant d’excitation diminue, la tension générée chute à environ 90 V, et la vitesse du moteur baisse à environ 955 tr/min. À la résistance maximale de 500 Ω, la tension générée descend à environ 77 V, ce qui limite la vitesse du moteur à environ 810 tr/min.<br /> <br /> Ces observations démontrent clairement l’efficacité du système Ward-Leonard pour le contrôle de la vitesse par variation du flux de la génératrice, même en l’absence de charge mécanique.<br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 3 vise à analyser l’effet de l’augmentation de la résistance de l’inducteur du moteur à courant continu entraîné, dans un système Ward-Leonard. Durant cet essai, la tension de la source variable de la génératrice est maintenue constante à 120 Vdc, l’inducteur de la génératrice est réglé à 15 Ω, et aucune charge mécanique n’est appliquée par le moteur d’entraînement/dynamomètre.<br /> <br /> Les points de mesure permettent de relever :<br /> <br /> - la résistance du potentiomètre de l’inducteur du moteur entraîné, (Voltmètre)<br /> <br /> - la tension appliquée à l’inducteur du moteur, (Vch1)<br /> <br /> - le courant d’excitation du moteur entraîné, (Ach1)<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (Vch2) <br /> <br /> - le courant fourni par la génératrice, (Ach2)<br /> <br /> - ainsi que la vitesse de rotation du moteur mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer l’influence directe du courant d’excitation du moteur sur la vitesse de rotation du système.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=317 2026-02-06T15:28:32Z

<p>2261753 : /* Test n&#039;2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Le moteur 2 est un moteur à courant continu (DC) utilisé en mode génératrice. Il est entraîné mécaniquement par le moteur 1 à l’aide d’une transmission par courroie. Lorsque l’arbre du moteur 2 tourne, une tension continue est induite à l’induit selon le principe de la génératrice à courant continu.<br /> <br /> L’induit du moteur 2 est relié à un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de contrôler le courant circulant dans l’induit, ce qui influence la tension et le courant fournis au moteur 3 lors des essais.<br /> <br /> Le courant d’excitation du moteur 2 est également contrôlé, ce qui permet de faire varier la tension de sortie de la génératrice sur une plage de 0 à 120 V DC. Cette tension est ensuite appliquée à l’induit du moteur 3.<br /> <br /> Ce contrôle combiné de l’excitation et de l’induit permet un réglage progressif et sécuritaire de la puissance transmise au moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des moteurs 2 et 3 sont relié électroniquement ensemble. <br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> ==== Moteur 4: Dynamomètre et moteur d'entrainement ====<br /> <br /> Le quatrième moteur est un dynamomètre, relié mécaniquement au moteur 3. Il agit comme moteur de charge, permettant d’appliquer un couple résistant contrôlé lors des essais.<br /> <br /> Le dynamomètre permet de :<br /> <br /> - imposer une charge mécanique variable sur le moteur 3,<br /> <br /> - mesurer le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique,<br /> <br /> - analyser le comportement du moteur sous différentes conditions de charge.<br /> <br /> En faisant varier le couple appliqué par le dynamomètre, il est possible d’observer l’influence de la charge sur :<br /> <br /> - le courant absorbé,<br /> <br /> - la vitesse du moteur,<br /> <br /> - la stabilité du système Ward-Leonard.<br /> <br /> Ce dispositif est essentiel pour réaliser des essais représentatifs du fonctionnement réel d’un moteur à courant continu sous charge.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> Schéma des points de mesure du test 1<br /> <br /> Lors du Test 1, des points de mesure sont placés sur la tension de la source variable (0–120 Vdc), le courant dans l’inducteur de la génératrice, la tension générée à l’induit de la génératrice, ainsi que le courant fourni par celle-ci. En augmentant progressivement la tension variable de 0 à 120 Vdc, le courant d’excitation de la génératrice augmente, ce qui provoque une augmentation du flux magnétique et, par conséquent, de la tension générée. Cette tension est appliquée à l’induit du moteur à courant continu, entraînant une augmentation graduelle de la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre, en condition de charge nulle.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Les résultats montrent que l’augmentation de la tension de la source entraîne une augmentation du courant dans l’inducteur de la génératrice, passant d’environ 3 mA à 405 mA lorsque la tension varie de 5 V à 120 V. Cette augmentation du courant d’excitation provoque une hausse du flux magnétique, ce qui se traduit par une augmentation quasi linéaire de la tension générée à l’induit, passant d’environ 4 V à 141 V.<br /> <br /> Par exemple, pour une tension de source de 40 Vdc, la génératrice produit une tension d’environ 60 V, ce qui permet au moteur à courant continu d’atteindre une vitesse d’environ 625 tr/min. Lorsque la tension est portée à 80 Vdc, la tension générée atteint environ 113 V, et la vitesse du moteur augmente jusqu’à 1204 tr/min. À la tension maximale de 120 Vdc, la vitesse mesurée atteint près de 1485 tr/min.<br /> <br /> Les graphiques confirment que la vitesse du moteur est directement liée à la tension générée par la génératrice, principe fondamental du système Ward-Leonard. Le courant généré augmente plus graduellement, ce qui est cohérent avec un fonctionnement à charge nulle, où les courants sont principalement liés aux pertes internes et à l’alimentation du moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 2 vise à analyser l’effet de l’augmentation de la résistance de l’inducteur de la génératrice à courant continu sur le fonctionnement du système Ward-Leonard. Durant cet essai, la tension de la source variable appliquée à l’inducteur de la génératrice est maintenue constante à 120 Vdc, l’inducteur du moteur entraîné est réglé à 0 Ω, et aucune charge mécanique n’est appliquée par le dynamomètre.<br /> <br /> Les points de mesure sont positionnés de manière à relever :<br /> <br /> - la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice, (Voltmètre)<br /> <br /> - la tension appliquée à l’inducteur, (VCH1)<br /> <br /> - le courant d’excitation de la génératrice, (ACH1)<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (VCH2)<br /> <br /> - le courant généré, (ACH2)<br /> <br /> - la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer directement l’influence du courant d’excitation sur la tension générée et la vitesse du moteur à courant continu.<br /> <br /> Note pour la mesure de la résistance du potentiomètre: Pour la mesure, nous fermons l'alimentation pour des raisons de sécurité, et nous retirons tout fil ayant une prise banane pour ne pas affecté la mesure. Lorsqu'il était branché, il était plus difficile d'avoir un contact constant et la mesure dans le voltmètre variait énormément. Les retirer rendaient la tâche facile. <br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Lorsque la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice augmente, le courant d’excitation diminue, ce qui entraîne une diminution du flux magnétique produit par la génératrice. Selon le principe de fonctionnement d’une génératrice à courant continu, une réduction du flux magnétique provoque une diminution de la tension générée à l’induit.<br /> <br /> Cette baisse de la tension générée se répercute directement sur le moteur à courant continu alimenté par la génératrice. La tension appliquée à l’induit du moteur diminue, ce qui entraîne une réduction de la vitesse de rotation, puisque le système fonctionne sans charge mécanique.<br /> <br /> Les résultats expérimentaux confirment donc que la vitesse du moteur est inversement proportionnelle à la résistance de l’inducteur de la génératrice, lorsque la tension d’alimentation est maintenue constante.<br /> <br /> Par exemple, pour une résistance de 50 Ω au potentiomètre de la génératrice, le courant d’excitation est élevé, ce qui permet à la génératrice de produire une tension d’environ 135 V. Dans ces conditions, la vitesse mesurée au dynamomètre atteint environ 1425 tr/min.<br /> <br /> Lorsque la résistance est augmentée à 300 Ω, le courant d’excitation diminue, la tension générée chute à environ 90 V, et la vitesse du moteur baisse à environ 955 tr/min. À la résistance maximale de 500 Ω, la tension générée descend à environ 77 V, ce qui limite la vitesse du moteur à environ 810 tr/min.<br /> <br /> Ces observations démontrent clairement l’efficacité du système Ward-Leonard pour le contrôle de la vitesse par variation du flux de la génératrice, même en l’absence de charge mécanique.<br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=315 2026-02-06T15:21:52Z

<p>2261753 : /* Test n&#039;2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Le moteur 2 est un moteur à courant continu (DC) utilisé en mode génératrice. Il est entraîné mécaniquement par le moteur 1 à l’aide d’une transmission par courroie. Lorsque l’arbre du moteur 2 tourne, une tension continue est induite à l’induit selon le principe de la génératrice à courant continu.<br /> <br /> L’induit du moteur 2 est relié à un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de contrôler le courant circulant dans l’induit, ce qui influence la tension et le courant fournis au moteur 3 lors des essais.<br /> <br /> Le courant d’excitation du moteur 2 est également contrôlé, ce qui permet de faire varier la tension de sortie de la génératrice sur une plage de 0 à 120 V DC. Cette tension est ensuite appliquée à l’induit du moteur 3.<br /> <br /> Ce contrôle combiné de l’excitation et de l’induit permet un réglage progressif et sécuritaire de la puissance transmise au moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des moteurs 2 et 3 sont relié électroniquement ensemble. <br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> ==== Moteur 4: Dynamomètre et moteur d'entrainement ====<br /> <br /> Le quatrième moteur est un dynamomètre, relié mécaniquement au moteur 3. Il agit comme moteur de charge, permettant d’appliquer un couple résistant contrôlé lors des essais.<br /> <br /> Le dynamomètre permet de :<br /> <br /> - imposer une charge mécanique variable sur le moteur 3,<br /> <br /> - mesurer le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique,<br /> <br /> - analyser le comportement du moteur sous différentes conditions de charge.<br /> <br /> En faisant varier le couple appliqué par le dynamomètre, il est possible d’observer l’influence de la charge sur :<br /> <br /> - le courant absorbé,<br /> <br /> - la vitesse du moteur,<br /> <br /> - la stabilité du système Ward-Leonard.<br /> <br /> Ce dispositif est essentiel pour réaliser des essais représentatifs du fonctionnement réel d’un moteur à courant continu sous charge.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> Schéma des points de mesure du test 1<br /> <br /> Lors du Test 1, des points de mesure sont placés sur la tension de la source variable (0–120 Vdc), le courant dans l’inducteur de la génératrice, la tension générée à l’induit de la génératrice, ainsi que le courant fourni par celle-ci. En augmentant progressivement la tension variable de 0 à 120 Vdc, le courant d’excitation de la génératrice augmente, ce qui provoque une augmentation du flux magnétique et, par conséquent, de la tension générée. Cette tension est appliquée à l’induit du moteur à courant continu, entraînant une augmentation graduelle de la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre, en condition de charge nulle.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Les résultats montrent que l’augmentation de la tension de la source entraîne une augmentation du courant dans l’inducteur de la génératrice, passant d’environ 3 mA à 405 mA lorsque la tension varie de 5 V à 120 V. Cette augmentation du courant d’excitation provoque une hausse du flux magnétique, ce qui se traduit par une augmentation quasi linéaire de la tension générée à l’induit, passant d’environ 4 V à 141 V.<br /> <br /> Par exemple, pour une tension de source de 40 Vdc, la génératrice produit une tension d’environ 60 V, ce qui permet au moteur à courant continu d’atteindre une vitesse d’environ 625 tr/min. Lorsque la tension est portée à 80 Vdc, la tension générée atteint environ 113 V, et la vitesse du moteur augmente jusqu’à 1204 tr/min. À la tension maximale de 120 Vdc, la vitesse mesurée atteint près de 1485 tr/min.<br /> <br /> Les graphiques confirment que la vitesse du moteur est directement liée à la tension générée par la génératrice, principe fondamental du système Ward-Leonard. Le courant généré augmente plus graduellement, ce qui est cohérent avec un fonctionnement à charge nulle, où les courants sont principalement liés aux pertes internes et à l’alimentation du moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 2 vise à analyser l’effet de l’augmentation de la résistance de l’inducteur de la génératrice à courant continu sur le fonctionnement du système Ward-Leonard. Durant cet essai, la tension de la source variable appliquée à l’inducteur de la génératrice est maintenue constante à 120 Vdc, l’inducteur du moteur entraîné est réglé à 0 Ω, et aucune charge mécanique n’est appliquée par le dynamomètre.<br /> <br /> Les points de mesure sont positionnés de manière à relever :<br /> <br /> - la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice, (Voltmètre)<br /> <br /> - la tension appliquée à l’inducteur, (VCH1)<br /> <br /> - le courant d’excitation de la génératrice, (ACH1)<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (VCH2)<br /> <br /> - le courant généré, (ACH2)<br /> <br /> - la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer directement l’influence du courant d’excitation sur la tension générée et la vitesse du moteur à courant continu.<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Lorsque la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice augmente, le courant d’excitation diminue, ce qui entraîne une diminution du flux magnétique produit par la génératrice. Selon le principe de fonctionnement d’une génératrice à courant continu, une réduction du flux magnétique provoque une diminution de la tension générée à l’induit.<br /> <br /> Cette baisse de la tension générée se répercute directement sur le moteur à courant continu alimenté par la génératrice. La tension appliquée à l’induit du moteur diminue, ce qui entraîne une réduction de la vitesse de rotation, puisque le système fonctionne sans charge mécanique.<br /> <br /> Les résultats expérimentaux confirment donc que la vitesse du moteur est inversement proportionnelle à la résistance de l’inducteur de la génératrice, lorsque la tension d’alimentation est maintenue constante.<br /> <br /> Par exemple, pour une résistance de 50 Ω au potentiomètre de la génératrice, le courant d’excitation est élevé, ce qui permet à la génératrice de produire une tension d’environ 135 V. Dans ces conditions, la vitesse mesurée au dynamomètre atteint environ 1425 tr/min.<br /> <br /> Lorsque la résistance est augmentée à 300 Ω, le courant d’excitation diminue, la tension générée chute à environ 90 V, et la vitesse du moteur baisse à environ 955 tr/min. À la résistance maximale de 500 Ω, la tension générée descend à environ 77 V, ce qui limite la vitesse du moteur à environ 810 tr/min.<br /> <br /> Ces observations démontrent clairement l’efficacité du système Ward-Leonard pour le contrôle de la vitesse par variation du flux de la génératrice, même en l’absence de charge mécanique.<br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Test n&#039;2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Le moteur 2 est un moteur à courant continu (DC) utilisé en mode génératrice. Il est entraîné mécaniquement par le moteur 1 à l’aide d’une transmission par courroie. Lorsque l’arbre du moteur 2 tourne, une tension continue est induite à l’induit selon le principe de la génératrice à courant continu.<br /> <br /> L’induit du moteur 2 est relié à un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de contrôler le courant circulant dans l’induit, ce qui influence la tension et le courant fournis au moteur 3 lors des essais.<br /> <br /> Le courant d’excitation du moteur 2 est également contrôlé, ce qui permet de faire varier la tension de sortie de la génératrice sur une plage de 0 à 120 V DC. Cette tension est ensuite appliquée à l’induit du moteur 3.<br /> <br /> Ce contrôle combiné de l’excitation et de l’induit permet un réglage progressif et sécuritaire de la puissance transmise au moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des moteurs 2 et 3 sont relié électroniquement ensemble. <br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> ==== Moteur 4: Dynamomètre et moteur d'entrainement ====<br /> <br /> Le quatrième moteur est un dynamomètre, relié mécaniquement au moteur 3. Il agit comme moteur de charge, permettant d’appliquer un couple résistant contrôlé lors des essais.<br /> <br /> Le dynamomètre permet de :<br /> <br /> - imposer une charge mécanique variable sur le moteur 3,<br /> <br /> - mesurer le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique,<br /> <br /> - analyser le comportement du moteur sous différentes conditions de charge.<br /> <br /> En faisant varier le couple appliqué par le dynamomètre, il est possible d’observer l’influence de la charge sur :<br /> <br /> - le courant absorbé,<br /> <br /> - la vitesse du moteur,<br /> <br /> - la stabilité du système Ward-Leonard.<br /> <br /> Ce dispositif est essentiel pour réaliser des essais représentatifs du fonctionnement réel d’un moteur à courant continu sous charge.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> Schéma des points de mesure du test 1<br /> <br /> Lors du Test 1, des points de mesure sont placés sur la tension de la source variable (0–120 Vdc), le courant dans l’inducteur de la génératrice, la tension générée à l’induit de la génératrice, ainsi que le courant fourni par celle-ci. En augmentant progressivement la tension variable de 0 à 120 Vdc, le courant d’excitation de la génératrice augmente, ce qui provoque une augmentation du flux magnétique et, par conséquent, de la tension générée. Cette tension est appliquée à l’induit du moteur à courant continu, entraînant une augmentation graduelle de la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre, en condition de charge nulle.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Les résultats montrent que l’augmentation de la tension de la source entraîne une augmentation du courant dans l’inducteur de la génératrice, passant d’environ 3 mA à 405 mA lorsque la tension varie de 5 V à 120 V. Cette augmentation du courant d’excitation provoque une hausse du flux magnétique, ce qui se traduit par une augmentation quasi linéaire de la tension générée à l’induit, passant d’environ 4 V à 141 V.<br /> <br /> Par exemple, pour une tension de source de 40 Vdc, la génératrice produit une tension d’environ 60 V, ce qui permet au moteur à courant continu d’atteindre une vitesse d’environ 625 tr/min. Lorsque la tension est portée à 80 Vdc, la tension générée atteint environ 113 V, et la vitesse du moteur augmente jusqu’à 1204 tr/min. À la tension maximale de 120 Vdc, la vitesse mesurée atteint près de 1485 tr/min.<br /> <br /> Les graphiques confirment que la vitesse du moteur est directement liée à la tension générée par la génératrice, principe fondamental du système Ward-Leonard. Le courant généré augmente plus graduellement, ce qui est cohérent avec un fonctionnement à charge nulle, où les courants sont principalement liés aux pertes internes et à l’alimentation du moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Le Test 2 vise à analyser l’effet de l’augmentation de la résistance de l’inducteur de la génératrice à courant continu sur le fonctionnement du système Ward-Leonard. Durant cet essai, la tension de la source variable appliquée à l’inducteur de la génératrice est maintenue constante à 120 Vdc, l’inducteur du moteur entraîné est réglé à 0 Ω, et aucune charge mécanique n’est appliquée par le dynamomètre.<br /> <br /> Les points de mesure sont positionnés de manière à relever :<br /> <br /> - la résistance du potentiomètre de l’inducteur de la génératrice, (Voltmètre)<br /> <br /> - la tension appliquée à l’inducteur, (VCH1)<br /> <br /> - le courant d’excitation de la génératrice, (ACH1)<br /> <br /> - la tension générée à la sortie de la génératrice, (VCH2)<br /> <br /> - le courant généré, (ACH2)<br /> <br /> - la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre.<br /> <br /> Ce montage permet d’observer directement l’influence du courant d’excitation sur la tension générée et la vitesse du moteur à courant continu.<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Test n&#039;1 : Augmentation de la source de tension variable */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Le moteur 2 est un moteur à courant continu (DC) utilisé en mode génératrice. Il est entraîné mécaniquement par le moteur 1 à l’aide d’une transmission par courroie. Lorsque l’arbre du moteur 2 tourne, une tension continue est induite à l’induit selon le principe de la génératrice à courant continu.<br /> <br /> L’induit du moteur 2 est relié à un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de contrôler le courant circulant dans l’induit, ce qui influence la tension et le courant fournis au moteur 3 lors des essais.<br /> <br /> Le courant d’excitation du moteur 2 est également contrôlé, ce qui permet de faire varier la tension de sortie de la génératrice sur une plage de 0 à 120 V DC. Cette tension est ensuite appliquée à l’induit du moteur 3.<br /> <br /> Ce contrôle combiné de l’excitation et de l’induit permet un réglage progressif et sécuritaire de la puissance transmise au moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des moteurs 2 et 3 sont relié électroniquement ensemble. <br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> ==== Moteur 4: Dynamomètre et moteur d'entrainement ====<br /> <br /> Le quatrième moteur est un dynamomètre, relié mécaniquement au moteur 3. Il agit comme moteur de charge, permettant d’appliquer un couple résistant contrôlé lors des essais.<br /> <br /> Le dynamomètre permet de :<br /> <br /> - imposer une charge mécanique variable sur le moteur 3,<br /> <br /> - mesurer le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique,<br /> <br /> - analyser le comportement du moteur sous différentes conditions de charge.<br /> <br /> En faisant varier le couple appliqué par le dynamomètre, il est possible d’observer l’influence de la charge sur :<br /> <br /> - le courant absorbé,<br /> <br /> - la vitesse du moteur,<br /> <br /> - la stabilité du système Ward-Leonard.<br /> <br /> Ce dispositif est essentiel pour réaliser des essais représentatifs du fonctionnement réel d’un moteur à courant continu sous charge.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> Schéma des points de mesure du test 1<br /> <br /> Lors du Test 1, des points de mesure sont placés sur la tension de la source variable (0–120 Vdc), le courant dans l’inducteur de la génératrice, la tension générée à l’induit de la génératrice, ainsi que le courant fourni par celle-ci. En augmentant progressivement la tension variable de 0 à 120 Vdc, le courant d’excitation de la génératrice augmente, ce qui provoque une augmentation du flux magnétique et, par conséquent, de la tension générée. Cette tension est appliquée à l’induit du moteur à courant continu, entraînant une augmentation graduelle de la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre, en condition de charge nulle.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Les résultats montrent que l’augmentation de la tension de la source entraîne une augmentation du courant dans l’inducteur de la génératrice, passant d’environ 3 mA à 405 mA lorsque la tension varie de 5 V à 120 V. Cette augmentation du courant d’excitation provoque une hausse du flux magnétique, ce qui se traduit par une augmentation quasi linéaire de la tension générée à l’induit, passant d’environ 4 V à 141 V.<br /> <br /> Par exemple, pour une tension de source de 40 Vdc, la génératrice produit une tension d’environ 60 V, ce qui permet au moteur à courant continu d’atteindre une vitesse d’environ 625 tr/min. Lorsque la tension est portée à 80 Vdc, la tension générée atteint environ 113 V, et la vitesse du moteur augmente jusqu’à 1204 tr/min. À la tension maximale de 120 Vdc, la vitesse mesurée atteint près de 1485 tr/min.<br /> <br /> Les graphiques confirment que la vitesse du moteur est directement liée à la tension générée par la génératrice, principe fondamental du système Ward-Leonard. Le courant généré augmente plus graduellement, ce qui est cohérent avec un fonctionnement à charge nulle, où les courants sont principalement liés aux pertes internes et à l’alimentation du moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=312 2026-02-06T15:11:25Z

<p>2261753 : /* Test n&#039;1 : Augmentation de la source de tension variable */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Le moteur 2 est un moteur à courant continu (DC) utilisé en mode génératrice. Il est entraîné mécaniquement par le moteur 1 à l’aide d’une transmission par courroie. Lorsque l’arbre du moteur 2 tourne, une tension continue est induite à l’induit selon le principe de la génératrice à courant continu.<br /> <br /> L’induit du moteur 2 est relié à un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de contrôler le courant circulant dans l’induit, ce qui influence la tension et le courant fournis au moteur 3 lors des essais.<br /> <br /> Le courant d’excitation du moteur 2 est également contrôlé, ce qui permet de faire varier la tension de sortie de la génératrice sur une plage de 0 à 120 V DC. Cette tension est ensuite appliquée à l’induit du moteur 3.<br /> <br /> Ce contrôle combiné de l’excitation et de l’induit permet un réglage progressif et sécuritaire de la puissance transmise au moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des moteurs 2 et 3 sont relié électroniquement ensemble. <br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> ==== Moteur 4: Dynamomètre et moteur d'entrainement ====<br /> <br /> Le quatrième moteur est un dynamomètre, relié mécaniquement au moteur 3. Il agit comme moteur de charge, permettant d’appliquer un couple résistant contrôlé lors des essais.<br /> <br /> Le dynamomètre permet de :<br /> <br /> - imposer une charge mécanique variable sur le moteur 3,<br /> <br /> - mesurer le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique,<br /> <br /> - analyser le comportement du moteur sous différentes conditions de charge.<br /> <br /> En faisant varier le couple appliqué par le dynamomètre, il est possible d’observer l’influence de la charge sur :<br /> <br /> - le courant absorbé,<br /> <br /> - la vitesse du moteur,<br /> <br /> - la stabilité du système Ward-Leonard.<br /> <br /> Ce dispositif est essentiel pour réaliser des essais représentatifs du fonctionnement réel d’un moteur à courant continu sous charge.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> Schéma des points de mesure du test 1<br /> <br /> Lors du Test 1, des points de mesure sont placés sur la tension de la source variable (0–120 Vdc), le courant dans l’inducteur de la génératrice, la tension générée à l’induit de la génératrice, ainsi que le courant fourni par celle-ci. En augmentant progressivement la tension variable de 0 à 120 Vdc, le courant d’excitation de la génératrice augmente, ce qui provoque une augmentation du flux magnétique et, par conséquent, de la tension générée. Cette tension est appliquée à l’induit du moteur à courant continu, entraînant une augmentation graduelle de la vitesse de rotation mesurée au dynamomètre, en condition de charge nulle.<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Test n&#039;1 : Augmentation de la source de tension variable */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Le moteur 2 est un moteur à courant continu (DC) utilisé en mode génératrice. Il est entraîné mécaniquement par le moteur 1 à l’aide d’une transmission par courroie. Lorsque l’arbre du moteur 2 tourne, une tension continue est induite à l’induit selon le principe de la génératrice à courant continu.<br /> <br /> L’induit du moteur 2 est relié à un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de contrôler le courant circulant dans l’induit, ce qui influence la tension et le courant fournis au moteur 3 lors des essais.<br /> <br /> Le courant d’excitation du moteur 2 est également contrôlé, ce qui permet de faire varier la tension de sortie de la génératrice sur une plage de 0 à 120 V DC. Cette tension est ensuite appliquée à l’induit du moteur 3.<br /> <br /> Ce contrôle combiné de l’excitation et de l’induit permet un réglage progressif et sécuritaire de la puissance transmise au moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des moteurs 2 et 3 sont relié électroniquement ensemble. <br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> ==== Moteur 4: Dynamomètre et moteur d'entrainement ====<br /> <br /> Le quatrième moteur est un dynamomètre, relié mécaniquement au moteur 3. Il agit comme moteur de charge, permettant d’appliquer un couple résistant contrôlé lors des essais.<br /> <br /> Le dynamomètre permet de :<br /> <br /> - imposer une charge mécanique variable sur le moteur 3,<br /> <br /> - mesurer le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique,<br /> <br /> - analyser le comportement du moteur sous différentes conditions de charge.<br /> <br /> En faisant varier le couple appliqué par le dynamomètre, il est possible d’observer l’influence de la charge sur :<br /> <br /> - le courant absorbé,<br /> <br /> - la vitesse du moteur,<br /> <br /> - la stabilité du système Ward-Leonard.<br /> <br /> Ce dispositif est essentiel pour réaliser des essais représentatifs du fonctionnement réel d’un moteur à courant continu sous charge.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Ce schéma représente les points de mesure durant le test 1. <br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Le moteur 2 est un moteur à courant continu (DC) utilisé en mode génératrice. Il est entraîné mécaniquement par le moteur 1 à l’aide d’une transmission par courroie. Lorsque l’arbre du moteur 2 tourne, une tension continue est induite à l’induit selon le principe de la génératrice à courant continu.<br /> <br /> L’induit du moteur 2 est relié à un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de contrôler le courant circulant dans l’induit, ce qui influence la tension et le courant fournis au moteur 3 lors des essais.<br /> <br /> Le courant d’excitation du moteur 2 est également contrôlé, ce qui permet de faire varier la tension de sortie de la génératrice sur une plage de 0 à 120 V DC. Cette tension est ensuite appliquée à l’induit du moteur 3.<br /> <br /> Ce contrôle combiné de l’excitation et de l’induit permet un réglage progressif et sécuritaire de la puissance transmise au moteur entraîné.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des moteurs 2 et 3 sont relié électroniquement ensemble. <br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> ==== Moteur 4: Dynamomètre et moteur d'entrainement ====<br /> <br /> Le quatrième moteur est un dynamomètre, relié mécaniquement au moteur 3. Il agit comme moteur de charge, permettant d’appliquer un couple résistant contrôlé lors des essais.<br /> <br /> Le dynamomètre permet de :<br /> <br /> - imposer une charge mécanique variable sur le moteur 3,<br /> <br /> - mesurer le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique,<br /> <br /> - analyser le comportement du moteur sous différentes conditions de charge.<br /> <br /> En faisant varier le couple appliqué par le dynamomètre, il est possible d’observer l’influence de la charge sur :<br /> <br /> - le courant absorbé,<br /> <br /> - la vitesse du moteur,<br /> <br /> - la stabilité du système Ward-Leonard.<br /> <br /> Ce dispositif est essentiel pour réaliser des essais représentatifs du fonctionnement réel d’un moteur à courant continu sous charge.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Lorsque le moteur à courant continu est entraîné mécaniquement, il fonctionne selon le principe de la génératrice DC. La rotation de l’induit à l’intérieur du champ magnétique provoque une variation du flux magnétique dans les conducteurs de l’induit. Cette variation induit une force électromotrice (FEM) aux bornes de l’induit.<br /> <br /> La tension générée dépend principalement :<br /> <br /> - de la vitesse de rotation de l’arbre,<br /> <br /> - du flux magnétique, contrôlé par le courant d’excitation.<br /> <br /> Dans ce circuit, le courant d’excitation est réglable, ce qui permet de faire varier la tension produite par la génératrice DC de 0 à 120 V. Cette tension continue est ensuite appliquée directement à l’induit du troisième moteur à courant continu, qui fonctionne alors en mode moteur.<br /> <br /> Lorsque la tension augmente :<br /> <br /> - le courant dans l’induit du troisième moteur augmente,<br /> <br /> -le couple moteur augmente,<br /> <br /> -la vitesse du moteur peut être contrôlée avec précision.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des moteurs 2 et 3 sont relié électroniquement ensemble. <br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> ==== Moteur 4: Dynamomètre et moteur d'entrainement ====<br /> <br /> Le quatrième moteur est un dynamomètre, relié mécaniquement au moteur 3. Il agit comme moteur de charge, permettant d’appliquer un couple résistant contrôlé lors des essais.<br /> <br /> Le dynamomètre permet de :<br /> <br /> - imposer une charge mécanique variable sur le moteur 3,<br /> <br /> - mesurer le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique,<br /> <br /> - analyser le comportement du moteur sous différentes conditions de charge.<br /> <br /> En faisant varier le couple appliqué par le dynamomètre, il est possible d’observer l’influence de la charge sur :<br /> <br /> - le courant absorbé,<br /> <br /> - la vitesse du moteur,<br /> <br /> - la stabilité du système Ward-Leonard.<br /> <br /> Ce dispositif est essentiel pour réaliser des essais représentatifs du fonctionnement réel d’un moteur à courant continu sous charge.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Fonctionnement du circuit réalisé en classe */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Lorsque le moteur à courant continu est entraîné mécaniquement, il fonctionne selon le principe de la génératrice DC. La rotation de l’induit à l’intérieur du champ magnétique provoque une variation du flux magnétique dans les conducteurs de l’induit. Cette variation induit une force électromotrice (FEM) aux bornes de l’induit.<br /> <br /> La tension générée dépend principalement :<br /> <br /> - de la vitesse de rotation de l’arbre,<br /> <br /> - du flux magnétique, contrôlé par le courant d’excitation.<br /> <br /> Dans ce circuit, le courant d’excitation est réglable, ce qui permet de faire varier la tension produite par la génératrice DC de 0 à 120 V. Cette tension continue est ensuite appliquée directement à l’induit du troisième moteur à courant continu, qui fonctionne alors en mode moteur.<br /> <br /> Lorsque la tension augmente :<br /> <br /> - le courant dans l’induit du troisième moteur augmente,<br /> <br /> -le couple moteur augmente,<br /> <br /> -la vitesse du moteur peut être contrôlée avec précision.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des deux machines sont reliés mécaniquement, assurant une transmission directe du mouvement.<br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> ==== Moteur 4: Dynamomètre et moteur d'entrainement ====<br /> <br /> Le quatrième moteur est un dynamomètre, relié mécaniquement au moteur 3. Il agit comme moteur de charge, permettant d’appliquer un couple résistant contrôlé lors des essais.<br /> <br /> Le dynamomètre permet de :<br /> <br /> - imposer une charge mécanique variable sur le moteur 3,<br /> <br /> - mesurer le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique,<br /> <br /> - analyser le comportement du moteur sous différentes conditions de charge.<br /> <br /> En faisant varier le couple appliqué par le dynamomètre, il est possible d’observer l’influence de la charge sur :<br /> <br /> - le courant absorbé,<br /> <br /> - la vitesse du moteur,<br /> <br /> - la stabilité du système Ward-Leonard.<br /> <br /> Ce dispositif est essentiel pour réaliser des essais représentatifs du fonctionnement réel d’un moteur à courant continu sous charge.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=307 2026-02-06T14:46:17Z

<p>2261753 : /* Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Lorsque le moteur à courant continu est entraîné mécaniquement, il fonctionne selon le principe de la génératrice DC. La rotation de l’induit à l’intérieur du champ magnétique provoque une variation du flux magnétique dans les conducteurs de l’induit. Cette variation induit une force électromotrice (FEM) aux bornes de l’induit.<br /> <br /> La tension générée dépend principalement :<br /> <br /> - de la vitesse de rotation de l’arbre,<br /> <br /> - du flux magnétique, contrôlé par le courant d’excitation.<br /> <br /> Dans ce circuit, le courant d’excitation est réglable, ce qui permet de faire varier la tension produite par la génératrice DC de 0 à 120 V. Cette tension continue est ensuite appliquée directement à l’induit du troisième moteur à courant continu, qui fonctionne alors en mode moteur.<br /> <br /> Lorsque la tension augmente :<br /> <br /> - le courant dans l’induit du troisième moteur augmente,<br /> <br /> -le couple moteur augmente,<br /> <br /> -la vitesse du moteur peut être contrôlée avec précision.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des deux machines sont reliés mécaniquement, assurant une transmission directe du mouvement.<br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Fonctionnement du circuit réalisé en classe */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Lorsque le moteur à courant continu est entraîné mécaniquement, il fonctionne selon le principe de la génératrice DC. La rotation de l’induit à l’intérieur du champ magnétique provoque une variation du flux magnétique dans les conducteurs de l’induit. Cette variation induit une force électromotrice (FEM) aux bornes de l’induit.<br /> <br /> La tension générée dépend principalement :<br /> <br /> de la vitesse de rotation de l’arbre,<br /> <br /> du flux magnétique, contrôlé par le courant d’excitation.<br /> <br /> Dans ce circuit, le courant d’excitation est réglable, ce qui permet de faire varier la tension produite par la génératrice DC de 0 à 120 V. Cette tension continue est ensuite appliquée directement à l’induit du troisième moteur à courant continu, qui fonctionne alors en mode moteur.<br /> <br /> Lorsque la tension augmente :<br /> <br /> -) le courant dans l’induit du troisième moteur augmente,<br /> <br /> -)le couple moteur augmente,<br /> <br /> -)la vitesse du moteur peut être contrôlée avec précision.<br /> <br /> ==== Moteur 3: Moteur DC alimenté par la génératrice ====<br /> Le troisième moteur est un moteur à courant continu (DC) alimenté électriquement par le moteur 2, qui fonctionne en mode génératrice. Les rotors des deux machines sont reliés mécaniquement, assurant une transmission directe du mouvement.<br /> <br /> L’induit du moteur 3 est alimenté par une tension continue constante de 120 V, tandis que son enroulement d’excitation est contrôlé par un rhéostat réglable de 0 à 500 Ω. Ce rhéostat permet de faire varier le courant d’excitation et, par conséquent, de contrôler la vitesse et le couple du moteur.<br /> <br /> En faisant varier la résistance du rhéostat :<br /> <br /> - le flux magnétique change,<br /> <br /> - la vitesse du moteur peut être ajustée,<br /> <br /> - le comportement du moteur sous charge peut être étudié.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=305 2026-02-06T14:42:28Z

<p>2261753 : /* Fonctionnement du circuit réalisé en classe */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Lorsque le moteur à courant continu est entraîné mécaniquement, il fonctionne selon le principe de la génératrice DC. La rotation de l’induit à l’intérieur du champ magnétique provoque une variation du flux magnétique dans les conducteurs de l’induit. Cette variation induit une force électromotrice (FEM) aux bornes de l’induit.<br /> <br /> La tension générée dépend principalement :<br /> <br /> de la vitesse de rotation de l’arbre,<br /> <br /> du flux magnétique, contrôlé par le courant d’excitation.<br /> <br /> Dans ce circuit, le courant d’excitation est réglable, ce qui permet de faire varier la tension produite par la génératrice DC de 0 à 120 V. Cette tension continue est ensuite appliquée directement à l’induit du troisième moteur à courant continu, qui fonctionne alors en mode moteur.<br /> <br /> Lorsque la tension augmente :<br /> <br /> -) le courant dans l’induit du troisième moteur augmente,<br /> <br /> -)le couple moteur augmente,<br /> <br /> -)la vitesse du moteur peut être contrôlée avec précision.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=304 2026-02-06T14:41:40Z

<p>2261753 : /* Comment que le moteur DC produit son courant au troisième moteur */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Lorsque le moteur à courant continu est entraîné mécaniquement, il fonctionne selon le principe de la génératrice DC. La rotation de l’induit à l’intérieur du champ magnétique provoque une variation du flux magnétique dans les conducteurs de l’induit. Cette variation induit une force électromotrice (FEM) aux bornes de l’induit.<br /> <br /> La tension générée dépend principalement :<br /> <br /> de la vitesse de rotation de l’arbre,<br /> <br /> du flux magnétique, contrôlé par le courant d’excitation.<br /> <br /> Dans ce système, le courant d’excitation est réglable, ce qui permet de faire varier la tension produite par la génératrice DC de 0 à 120 V. Cette tension continue est ensuite appliquée directement à l’induit du troisième moteur à courant continu, qui fonctionne alors en mode moteur.<br /> <br /> Lorsque la tension augmente :<br /> <br /> -) le courant dans l’induit du troisième moteur augmente,<br /> <br /> -)le couple moteur augmente,<br /> <br /> -)la vitesse du moteur peut être contrôlée avec précision.<br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Moteur 1 : Courant Alternatif */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> <br /> Le moteur à courant alternatif est alimenté en triphasé 208 V AC (ligne à ligne) et fonctionne à une vitesse de rotation quasi constante. Dans le cadre de cette expérience, tout moteur pouvant fournir une vitesse stable peut être utilisé, puisque son rôle principal est d’assurer l’entraînement mécanique du système.<br /> <br /> Un volant d’inertie est monté sur la tige du rotor (arbre) du moteur. Ce volant permet de stabiliser la rotation et sert de point de transmission mécanique vers le deuxième moteur utilisé dans l’expérience.<br /> <br /> Les deux moteurs sont reliés mécaniquement par une courroie, insérée sur des poulies fixées à l’arbre de chaque moteur. Cette liaison permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur à courant alternatif vers le moteur à courant continu, sans connexion électrique directe entre les deux.<br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Lorsque le moteur à courant continu est entraîné mécaniquement, il fonctionne selon le principe de la génératrice DC. La rotation de l’induit à l’intérieur du champ magnétique provoque une variation du flux magnétique dans les conducteurs de l’induit. Cette variation induit une force électromotrice (FEM) aux bornes de l’induit.<br /> <br /> La tension générée dépend principalement :<br /> <br /> de la vitesse de rotation de l’arbre,<br /> <br /> du flux magnétique, contrôlé par le courant d’excitation.<br /> <br /> Dans ce système, le courant d’excitation est réglable, ce qui permet de faire varier la tension produite par la génératrice DC de 0 à 120 V. Cette tension continue est ensuite appliquée directement à l’induit du troisième moteur à courant continu, qui fonctionne alors en mode moteur.<br /> <br /> Lorsque la tension augmente :<br /> <br /> -) le courant dans l’induit du troisième moteur augmente,<br /> <br /> -)le couple moteur augmente,<br /> <br /> -)la vitesse du moteur peut être contrôlée avec précision.<br /> <br /> ===== Comment que le moteur DC produit son courant au troisième moteur =====<br /> <br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Tests réalisés en classe */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> Le moteur en courant alternatif, alimenté en triphasé 208VAC par ligne, tourne à une vitesse constante. Pour l'expérience, n'importe quel moteur peut être utilisé, tant que sa vitesse de rotation est constante. Dans la tige du rotor, il devrait y avoir un volant d'inertie. Ce volant sert à relié mécaniquement le deuxième moteur utilisé dans l'expérience. Ils sont reliés par une courroie inséré dans chacun des deux moteurs.<br /> <br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> <br /> Lorsque le moteur à courant continu est entraîné mécaniquement, il fonctionne selon le principe de la génératrice DC. La rotation de l’induit à l’intérieur du champ magnétique provoque une variation du flux magnétique dans les conducteurs de l’induit. Cette variation induit une force électromotrice (FEM) aux bornes de l’induit.<br /> <br /> La tension générée dépend principalement :<br /> <br /> de la vitesse de rotation de l’arbre,<br /> <br /> du flux magnétique, contrôlé par le courant d’excitation.<br /> <br /> Dans ce système, le courant d’excitation est réglable, ce qui permet de faire varier la tension produite par la génératrice DC de 0 à 120 V. Cette tension continue est ensuite appliquée directement à l’induit du troisième moteur à courant continu, qui fonctionne alors en mode moteur.<br /> <br /> Lorsque la tension augmente :<br /> <br /> -) le courant dans l’induit du troisième moteur augmente,<br /> <br /> -)le couple moteur augmente,<br /> <br /> -)la vitesse du moteur peut être contrôlée avec précision.<br /> <br /> ===== Comment que le moteur DC produit son courant au troisième moteur =====<br /> <br /> <br /> === Explication des tests ===<br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Fonctionnement du circuit */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit réalisé en classe ===<br /> <br /> ==== Moteur 1 : Courant Alternatif ====<br /> Le moteur en courant alternatif, alimenté en triphasé 208VAC par ligne, tourne à une vitesse constante. Pour l'expérience, n'importe quel moteur peut être utilisé, tant que sa vitesse de rotation est constante. Dans la tige du rotor, il devrait y avoir un volant d'inertie. Ce volant sert à relié mécaniquement le deuxième moteur utilisé dans l'expérience. Ils sont reliés par une courroie inséré dans chacun des deux moteurs.<br /> <br /> <br /> ==== Moteur 2: Moteur DC étant utilisé en génératrice ====<br /> Le deuxième moteur est un moteur à courant continue. Il est utilisé en tant que génératrice dans cette expérience. <br /> <br /> ===== Comment que le moteur DC produit son courant au troisième moteur =====<br /> <br /> <br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=300 2026-02-06T14:27:30Z

<p>2261753 : /* Tests réalisés en classe */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Fonctionnement du circuit ===<br /> <br /> <br /> <br /> Le moteur en courant alternatif, alimenté en triphasé 208VAC par ligne, tourne à une vitesse constante. Pour l'expérience, n'importe quel moteur peut être utilisé, tant que sa vitesse de rotation est constante. Dans la tige du rotor, il devrait y avoir un volant d'inertie. Ce volant sert à relié mécaniquement le deuxième moteur utilisé dans l'expérience. Ils sont reliés par une courroie inséré dans chacun des deux moteurs.<br /> <br /> Le deuxième moteur est un moteur à courant continue. Il servira de génératrice dans cet expérience. <br /> <br /> <br /> <br /> ==== Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ====<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ====<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> ==== Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ====<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> ==== Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ====<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Sur le graphique 1, on observe que le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> Le graphique 3 montre que la tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> Sur le graphique 2, on remarque que la puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le graphe 1 montre comment le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> Cela nous montre que commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, on observe sur le graphe 3 que la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur DC.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> Le graphe 2 présente une augmentation continuelle de la puissance jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Tests réalisés en classe */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ===<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> === Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ===<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> === Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ===<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> === Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ===<br /> <br /> [[Fichier:SchemaTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest4PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> La tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> La puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> La commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> La puissance augmente continuellement jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=293 2026-02-06T14:00:10Z

<p>2261753 : /* Test n&#039;3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ===<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> === Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ===<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> === Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ===<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> === Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ===<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> <br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 2<br /> <br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> La tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> La puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> La commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> La puissance augmente continuellement jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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<p>2261753 : /* Tests réalisés en classe */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ===<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> === Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ===<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> === Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ===<br /> [[Fichier:Test3Schéma.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest3PJWL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> === Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ===<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Graphique 1<br /> [[Fichier:Puissance.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> Graphique 2<br /> [[Fichier:Tension.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> Graphique 3<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> La tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> La puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> La commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> La puissance augmente continuellement jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=281 2026-02-06T13:51:37Z

<p>2261753 : /* Tests réalisés en classe */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ===<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> === Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ===<br /> [[Fichier:SchemaTest2PRWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test2PJWL.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> <br /> === Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ===<br /> <br /> === Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ===<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> La tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> La puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> La commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> La puissance augmente continuellement jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=280 2026-02-06T13:50:56Z

<p>2261753 : /* Test n&#039;2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ===<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> === Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ===<br /> <br /> SchemaTest2PRWL.png<br /> <br /> Test2PJWL.png<br /> <br /> === Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ===<br /> <br /> === Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ===<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> <br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> [[Fichier:Courant.jpg|500px|Texte descriptif]]<br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> La tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> La puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> La commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> La puissance augmente continuellement jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

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2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=275 2026-02-06T13:46:20Z

<p>2261753 : /* Test n&#039;1 : Augmentation de la source de tension variable */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ===<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> === Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ===<br /> <br /> === Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ===<br /> <br /> === Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ===<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> Courant.jpg<br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> La tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> La puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> La commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> La puissance augmente continuellement jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=274 2026-02-06T13:46:04Z

<p>2261753 : /* Test n&#039;1 : Augmentation de la source de tension variable */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ===<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:TableauTest1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> === Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ===<br /> <br /> === Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ===<br /> <br /> === Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ===<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> Courant.jpg<br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> La tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> La puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> La commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> La puissance augmente continuellement jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Fichier:TableauTest1.png&diff=272 2026-02-06T13:45:30Z

<p>2261753 : </p> <hr /> <div></div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=270 2026-02-06T13:41:38Z

<p>2261753 : /* Test n&#039;1 : Augmentation de la source de tension variable */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ===<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> [[Fichier:Test1PrWLtab2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> === Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ===<br /> <br /> === Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ===<br /> <br /> === Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ===<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> La tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> La puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> La commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> La puissance augmente continuellement jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Fichier:Test1PrWLtab2.png&diff=269 2026-02-06T13:40:35Z

<p>2261753 : </p> <hr /> <div></div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Fichier:Test1PrWLtab1.png&diff=268 2026-02-06T13:40:13Z

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2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=267 2026-02-06T13:38:26Z

<p>2261753 : /* Tests réalisés en classe */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|1000px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ===<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> === Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ===<br /> <br /> === Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ===<br /> <br /> === Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ===<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> La tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> La puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> La commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> La puissance augmente continuellement jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=266 2026-02-06T13:38:17Z

<p>2261753 : /* Test n&#039;1 : Augmentation de la source de tension variable */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|500px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ===<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|1000px|Texte descriptif]]<br /> <br /> === Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ===<br /> <br /> === Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ===<br /> <br /> === Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ===<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> La tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> La puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> La commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> La puissance augmente continuellement jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=265 2026-02-06T13:38:02Z

<p>2261753 : /* Test n&#039;1 : Augmentation de la source de tension variable */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|500px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ===<br /> Schéma du test: <br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> === Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ===<br /> <br /> === Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ===<br /> <br /> === Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ===<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> La tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> La puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> La commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> La puissance augmente continuellement jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Projet_Ward_Leonard&diff=264 2026-02-06T13:37:44Z

<p>2261753 : /* Tests réalisés en classe */</p> <hr /> <div>Le système Ward-Leonard est une méthode classique de contrôle de vitesse des moteurs à courant continu utilisant un ensemble moteur-génératrice pour fournir une tension continue variable au moteur.<br /> <br /> Il permet un réglage précis et progressif de la vitesse et du couple, notamment pour les applications industrielles lourdes comme les ascenseurs, les grues et les laminoirs.<br /> <br /> == Principe de fonctionnement ==<br /> <br /> Le système Ward-Leonard utilise un moteur à courant alternatif pour entraîner une génératrice à courant continu.<br /> La tension continue fournie par cette génératrice est appliquée au moteur à courant continu à contrôler.<br /> En faisant varier le courant d’excitation de la génératrice, on modifie sa tension de sortie et donc la vitesse du moteur.<br /> <br /> [[Fichier:Ward-Leonard-Schematic.jpg|200px|thumb|left|Schéma simple de fonctionnement du système Ward-Léonard]]<br /> <br /> == Pourquoi utilisons-nous ce système ? ==<br /> === Contrôle très précis de la vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard permet de faire varier la vitesse d’un moteur à courant continu de manière continue et très précise en ajustant la tension de sortie de la génératrice, ce qui offre un excellent contrôle du régime du moteur sur une large plage de vitesses.<br /> <br /> === Démarrage et arrêt progressifs ===<br /> <br /> Grâce à la variation graduelle de la tension appliquée au moteur, le système assure des démarrages et des arrêts en douceur, ce qui réduit considérablement les chocs mécaniques, les vibrations et l’usure des composants mécaniques et électriques.<br /> <br /> === Couple élevé à basse vitesse ===<br /> <br /> Le circuit Ward-Leonard est particulièrement efficace pour fournir un couple important même lorsque le moteur fonctionne à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles lourdes nécessitant un effort élevé dès le démarrage.<br /> <br /> === Inversion contrôlée du sens de rotation ===<br /> <br /> Le sens de rotation du moteur peut être inversé facilement en changeant la polarité de la tension délivrée par la génératrice, ce qui permet des manœuvres rapides et précises sans arrêt brutal du système.<br /> <br /> === Stabilité de fonctionnement sous charge variable ===<br /> <br /> Le système maintient une vitesse relativement constante même lorsque la charge mécanique varie, ce qui garantit un fonctionnement stable et fiable dans des conditions industrielles exigeantes, comme lors du levage ou de l’usinage.<br /> <br /> === Robustesse et longévité du système ===<br /> <br /> Composé principalement de machines électriques rotatives, le circuit Ward-Leonard est très robuste et tolère bien les environnements industriels sévères, tels que la poussière, la chaleur et les fortes charges, ce qui explique sa longue durée de vie.<br /> <br /> [[Fichier:bthl-hero.jpeg|200px|thumb|Dans de nombreux immeubles de grande hauteur construits au début du XXᵉ siècle à New York, des ascenseurs utilisant le système Ward-Leonard ont fonctionné de façon continue pendant 50 à 80 ans, et certains sont encore partiellement en service aujourd’hui.]]<br /> <br /> == Exemple d'application dans l'industrie ==<br /> <br /> ====Ascenseurs industriels et anciens ascenseurs urbains====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est utilisé dans les ascenseurs industriels afin d’assurer un démarrage et un arrêt très progressifs, tout en permettant un contrôle précis de la vitesse pour améliorer le confort et la sécurité des usagers.<br /> <br /> [[Machinekamer_Ward-Leonardgroepen_Hulpmotoren_Koolmijn_Winterslag_Genk_(B)|frame|légende]]<br /> <br /> ==== Grues et ponts roulants ====<br /> <br /> Dans les grues et ponts roulants, le système Ward-Leonard permet de fournir un couple élevé à basse vitesse, ce qui facilite le levage et le positionnement précis de charges lourdes.<br /> <br /> [[Fichier:Capture d’écran 2026-02-02 164141.png|200px|Frameless| Schéma de fonctionnement du système Ward-Léonard dans une grue]]<br /> <br /> ==== Laminoirs dans l’industrie métallurgique ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est employé dans les laminoirs afin de maintenir une vitesse stable et réglable sous de très fortes charges, ce qui est essentiel pour assurer la qualité et l’uniformité du métal laminé.<br /> <br /> ==== Locomotives et systèmes de traction électrique anciens ====<br /> <br /> Dans les anciennes locomotives électriques, le système Ward-Leonard était utilisé pour contrôler l’accélération de façon progressive, réduisant ainsi les contraintes mécaniques sur les moteurs et les roues.<br /> <br /> ==== Machines-outils lourdes ====<br /> <br /> Le système Ward-Leonard est appliqué aux machines-outils lourdes afin d’offrir un réglage fin de la vitesse de rotation, ce qui améliore la précision d’usinage et le contrôle du couple à basse vitesse.<br /> <br /> == Tests réalisés en classe ==<br /> Dans le cadre du cours de projet industriel donné à la fin du DEC de Technologie du Génie Électrique : Automatisation et contrôle, nous avons reproduit un circuit Ward-Léonard. En tout, nous avons fait quatre tests pour étudier son comportement. Grâce à ces tests, nous avons pu étudier profondément son fonctionnement. <br /> Voici le schéma de circuit de base: <br /> <br /> [[Fichier:PlanComplet2.JPG|500px|Texte descriptif]] <br /> <br /> Voici le montage en temps réel:<br /> <br /> [[Fichier:MontageReel.JPG|500px|Texte descriptif]] // problème de taille de fichier pour la photo réelle<br /> <br /> === Test n'1 : Augmentation de la source de tension variable ===<br /> [[Fichier:Test1WLMesure1.png|500px|Texte descriptif]] <br /> <br /> <br /> === Test n'2: Variation du rhéostat du moteur se comportant comme une génératrice ===<br /> <br /> === Test n'3: Variation du rhéostat du moteur étant entrainé par la génératrice ===<br /> <br /> === Test N'4: Application d'une charge sur le moteur entrainé ===<br /> <br /> = Comparaison du réglage de la vitesse d’un moteur à courant continu (Groupe Ward Leonard vs Drive DC BEEL Série 600) =<br /> <br /> ==Introduction ==<br /> <br /> Le réglage de la vitesse des moteurs à courant continu peut être réalisé par différentes méthodes. Historiquement, le groupe Ward Leonard, basé sur un système électromécanique moteur-génératrice, a été largement utilisé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé à basse vitesse.<br /> Aujourd’hui, ce système est progressivement remplacé par des variateurs électroniques DC, tels que la Drive DC BEEL Série 600, qui offrent un contrôle plus efficace, compact et précis.<br /> <br /> Ce wiki présente une comparaison expérimentale entre ces deux méthodes, réalisée à vitesse maximale, en faisant varier le couple de charge à l’aide d’une dynamo mécaniquement couplée au moteur.<br /> <br /> == Méthodologie expérimentale ==<br /> === Conditions de test ===<br /> • Moteur à courant continu alimenté soit par groupe Ward Leonard, soit par une Drive DC DEEL Série 600<br /> <br /> • Vitesse réglée à sa valeur maximale<br /> <br /> • Charge simulée par une dynamo couplée mécaniquement<br /> <br /> • Augmentation progressive du couple résistant<br /> <br /> • Mesures effectuées :<br /> - Couple C(N.m)<br /> <br /> - Courant d’armature I(A)<br /> <br /> - Tension d’armature U(V)<br /> <br /> - Puissance mécanique P(W)<br /> <br /> == Résultats expérimentaux ==<br /> <br /> === Groupe Ward Leonard à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:WL2.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 1<br /> <br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple :<br /> <br /> Le courant augmente presque linéairement avec le couple. Cela traduit une relation directe entre le couple demandé et le courant d’armature.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> <br /> La tension diminue fortement lorsque le couple augmente : de 137,6 V à 65 V<br /> <br /> Cette chute de tension est due aux pertes internes de la génératrice, à la saturation magnétique et aux pertes Joule croissantes<br /> <br /> * Évolution de la puissance<br /> <br /> La puissance augmente jusqu’à un maximum d’environ 206 W. À partir de 1,9 N.m, la puissance commence à diminuer.<br /> <br /> Cela indique une chute de vitesse du moteur et l’atteinte de la limite de fonctionnement du groupe.<br /> <br /> Le point de puissance maximale correspond à la limite pratique du système Ward Leonard.<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 à vitesse maximale ===<br /> [[Fichier:DRIVE.png|500px|Texte descriptif]]<br /> <br /> Tableau 2<br /> <br /> * Évolution du courant en fonction du couple : <br /> Le courant augmente régulièrement avec le couple.<br /> La commande électronique permet un meilleur contrôle du courant.<br /> <br /> * Évolution de la tension :<br /> Contrairement au groupe Ward Leonard, la tension augmente légèrement avec la charge de 109 V à 124 V. <br /> Cela montre une régulation active de la tension par le variateur.<br /> <br /> * Évolution de la puissance :<br /> La puissance augmente continuellement jusqu’à 253 W à 1,3 N.m. Aucun effondrement de puissance observé dans la plage testée.<br /> On remarque que le variateur DC maintient efficacement la vitesse malgré l’augmentation de la charge.<br /> <br /> == Analyse comparative des performances ==<br /> === Régulation de la vitesse ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Régulation indirecte par excitation de la génératrice<br /> - Chute de tension sous charge<br /> - Baisse de vitesse à fort couple<br /> <br /> * Drive DC BELL Série 600 :<br /> - Régulation électronique directe<br /> - Compensation automatique des chutes de tension<br /> - Vitesse mieux maintenue sous charge<br /> <br /> === Comportement de la puissance ===<br /> * Ward Leonard :<br /> - Puissance maximale limitée (206 W dans notre cas)<br /> - Zone de fonctionnement non linéaire à forte charge<br /> - Augmentation des pertes mécaniques et électriques<br /> <br /> * Drive DC :<br /> - Puissance plus élevée (253 W dans notre cas)<br /> - Croissance continue dans la plage mesurée<br /> - Meilleur rendement global<br /> <br /> == Avantages et inconvénients ==<br /> === Groupe Ward Leonard ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Très bon couple à basse vitesse<br /> <br /> - Robustesse mécanique<br /> <br /> - Possibilité de régénération<br /> <br /> Inconvénients :<br /> - Rendement global faible<br /> <br /> - Encombrement important<br /> <br /> - Maintenance élevée<br /> <br /> - Mauvaise tenue de la tension sous charge<br /> <br /> - Très couteux<br /> <br /> === Drive DC BEEL Série 600 ===<br /> Avantages :<br /> <br /> - Excellent maintien de la vitesse<br /> <br /> - Rendement élevé<br /> <br /> - Faible maintenance<br /> <br /> - Système compact<br /> <br /> - Meilleure exploitation de la puissance moteur<br /> <br /> - Moins couteux<br /> <br /> Inconvénients :<br /> <br /> - Sensibilité aux perturbations électriques<br /> <br /> - Dépendance à l’électronique de puissance<br /> <br /> == Interprétation globale basée sur les mesures ==<br /> Les résultats expérimentaux montrent clairement que le groupe Ward Leonard atteint rapidement ses limites à forte charge, ce qui se traduit par une chute de tension, une baisse de vitesse et une diminution de la puissance mécanique.<br /> La Drive DC BEEL Série 600 assure une régulation plus efficace, permettant de maintenir la vitesse et d’augmenter la puissance disponible sous charge.<br /> À vitesse maximale, la Drive DC présente des performances supérieures en termes de stabilité, de puissance et de rendement.<br /> <br /> = Conclusion =<br /> Bien que le groupe Ward Leonard ait constitué une solution fiable et robuste dans le passé, les résultats expérimentaux confirment que les variateurs DC modernes, comme la Drive DC BEEL Série 600, offrent aujourd’hui :<br /> <br /> - Une meilleure régulation de la vitesse<br /> <br /> - Une puissance plus élevée sous charge<br /> <br /> - Un rendement supérieur<br /> <br /> - Une maintenance réduite<br /> <br /> Ainsi, dans les applications industrielles modernes, la Drive DC représente une alternative plus performante et plus économique au système Ward Leonard.</div>

2261753 https://wiki.tge.cegeplabs.qc.ca/index.php?title=Fichier:Test1WLMesure1.png&diff=261 2026-02-06T13:36:57Z

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