Fluides électrorhéologiques (ER)

Table des matières

ABSTRACT
REMERCIEMENTS
TABLE DES MATIÈRES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES ABRÉVIATIONS ET DES SIGLES
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 APERÇU SUR L’ÉNERGIE ÉOLIENNE
1.1 Introduction
1.2 Courbe de Rayleigh
1.3 Théorie de Betz
1.4 Classification des systèmes éoliens
1.5 Les composants d’une éolienne
1.6 Évaluation des besoins en énergie électrique
CHAPITRE 2 PRÉSENTATION DES FLUIDES MAGNÉTO ET ÉLECTRORHÉOLOGIQUES
2.1 Introduction
2.2 Propriétés et applications des fluides électro ou magnéto rhéologiques
2.2.1 Fluides électro-rhéologiques (ER)
2.2.2 Les fluides magnéto-rhéologiques
2.3 Intérêt des fluides ER et MR
2.4 Représentation des fluides ER et MR
2.5 Modèles des mécanismes contrôlés par les fluides MR
2.6 Comparaison des fluides MR et ER
2. 7 Quelques exemples de systèmes à fluides MR
2.7.1 Amortisseur pour suspension de siège de véhicule lourd
2. 7.2 Système de contrôle sismique des vibrations des structures
2.7.3 Prothèse intelligente à FM
2.7.4 Frein MR étudié
CHAPITRE 3 SYSTÈMES DE FREINAGE
3.1 Généralités
3.2 Frein à particules magnétiques
3 .2.1 Description générale
3.2.2 Caractéristiques et mode de fonctionnement
3.3 Freins électriques à courant de Foucault
3 .3 .1 Principe de fonctionnement
3.3.2 Caractéristiques du frein à courant de Foucault
3.4 Systèmes de freinage à friction
3.4 .1 Historique des freins à disques
3.4.2 Les différents freins à friction
3.4.3 Exemples de performances des freins à friction
3.5 Qualités demandées à un frein
3.5.1 Problème de freinage
3.5.2 Travail et puissance de freinage
CHAPITRE 4 DISPOSITIFS DE RÉGULATION DES PETITES ÉOLIENNES 
4.1 Introduction
4.2 Exemples de systèmes de régulation des petites éoliennes
4.2.1 Mise en drapeau de l’éolienne
4.2.2 Frein aérodynamique
4.2.3 Calcul théorique du couple de freinage du frein aérodynamique
4.3 Inconvénients de ces dispositifs de régulation
CHAPITRE 5 MONTAGE DU BANC ET RÉALISATION DES ESSAIS 
5.1 Conditions d’étude
5.2 Banc d’essai
5.3 Caractéristiques du moteur utilisé
5.3.1 Caractérisation du moteur en utilisant un frein magnétique
5.3.1.1 Freinmagnétique
5.3 .1.2 Essais à partir d’une vitesse de rotation de 300 RPM
5.3.1.3 Essais à partir d’autres vitesses de rotation
5.3.2 Caractérisation du moteur en utilisant le frein MR
5.3.2.1 Essai à partir d’une vitesse de rotation de 300 RPM
5.3.2.2 Essais à partir d’autre vitesse de rotation
5.3.2.3 Comparaisons entre ces deux freins
CHAPITRE 6 RÉALISATION DES ESSAIS SUR LE FREIN MR
6.1 Premiers essais du frein MR (Lord)
6.1.1 Essai de ralentissement contrôlé
6.1.2 Essai à maximum de puissance
6.1.2.1 Ralentissement à partir 700 rpm
6.1.2.2 Ralentissement à partir 615 rpm
6.1.3 Interprétation des résultats des premiers essais du frein MR
6.2 Remarque importante
6.3 Estimation de la température interne du frein
6.4 Essais du frein MR avec maintien du freinage dans le temps
6.4.1 Freinage de 524 à 500 rpm
6.4.2 Freinage de 552 à 500 rpm
6.4.3 Freinage de 576 à 500 rpm
6.4.4 Freinage de 600 à 500 rpm
6.4.5 Interprétation des résultats des essais avec maintien du freinage
6.5 Essai du frein sous système de refroidissement à l’air
6.6 Calcul théorique du débit de fluide pour refroidir le frein MR
6.6.1 1er cas: refroidissement à l’eau
6.6.2 2ecas: refroidissement par éthyleneglycol
6.6.3 Représentation du débit d’eau et d’ éthyleneglycol
6.7 Essais du frein MR à froid
6. 7.1 Réalisation du montage
6.7.2 Freinage de 521 à 500 rpm
6.7.3 Essai 2
6.7.4 Freinage de 576 à 500 rpm
6.7.5 Freinage de 600 à 500 rpm
6.7.6 Interprétation des résultats des essais à froid
6. 7. 7 Récapitulatif des résultats des essais à froid sans maintien de freinage
6.8 Comparaison des résultats des essais à froid et à température ambiante
6.8.1 Comparaison des voltages appliqués dans l’essai à froid et à température ambiante
6.8.2 Comparaison des puissances
6.9 Résumé des résultats des essais précédents
CHAPITRE 7 SIMULATION DU FREINAGE PAR LE FREIN MR
7.1 Position du problème
7.2 Simulation de l’algorithme de freinage
CHAPITRE 8 SYSTÈME DE CONTRÔLE DE LA VITESSE DE ROTATION 
8.1 Commande du frein MR par un contrôleur PID
8.2 Aspects matériels des régulateurs PID
8.3 Influence des trois termes pris séparément
8.3 .1 Action proportionnelle
8.3.2 Action intégrale
8.3.3 Action dérivée
8.4 Réglage des paramètres des régulateurs
8.4.1 Fonction de transfert d’un PID
8.4.2 Méthode pratique des réglages
8.4.3 Ajustement et réglage des gains
8.4.4 Accord des gains par la méthode de Ziegler Nichols
8.5 Description du PID utilisé
8.6 Ajustement automatique du PID (auto-tuning)
8.7 Montage avec contrôleur PID
CHAPITRE 9 CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT D’UN NOUVEAU FREIN MR
9.1 Position du problème
9.2 Augmentation de la viscosité des fluides MR sous un champ magnétique
9.3 Dimensionnement du frein MR
9.3.1 Foree développée
9.3.2 Dimensionnement de l’arbre
9.4 Conception du frein MR
9.4.1 Choix du fluide MR
9.4.2 Calcul des rayons des disques
9.4.2.1 Premier cas: frein composé d’un seul disque
9.4.2.2 Deuxième cas: frein composé de 3 disques reliés en parallèle
9.4.3 Calcul de l’épaisseur des disques
9.4.3.1 Premier cas : frein composé d’un seul disque
9.4.3.2 Deuxième cas: frein composé de 3 disques reliés en parallèle
9.4.4 Calcul du circuit magnétique
9.4.4.1 Premier cas : frein composé d’un seul disque
9.4.4.2 Deuxième cas: frein composé de 3 disques reliés en parallèle
9.5 Solution retenue
9.6  Récapitulatif
CHAPITRE 10 ESSAIS DU NOUVEAU FREIN MR
1 0.1 Montage du nouveau frein sur le banc d’essai et refroidissement à eau
10.2 Caractérisation du fluide MR utilisé avec refroidissement à eau
10.3 Essais du frein pour arrêter le système en rotation avec refroidissement à l’eau
10.3.1 Essai à partir de 335 rpm
1 0.3.2 Essai à partir de 520 rpm
10.3.3 Évaluation de ces essais avec refroidissement à l’eau
10.4 Essais de freinage avec maintien et refroidissement à l’air
10.5 Essai de freinage jusqu’à une vitesse de consigne
10.5.1 Refroidissement à l’air
10.5.2 Refroidissement à l’eau
10.5.3 Comparaison des résultats des deux types de refroidissement
10.5.4 Commentaire sur ces résultats
10.5.5 Extrapolation des résultats
10.6 Régulation
CONCLUSION
RECOMMANDATIONS
ANNEXES
1 : Spécification du frein Rheonetic MRB-2107
2 : Détermination de la raideur du ressort
3 :Vérification du bon étalonnage du ressort du tachymétre
4 : Caractérisation du moteur par frein Magtrol
5 : Caractérisation du moteur par le frein MR
6: Photos du banc d’essai
7: Fluide MRF 132
8 : Plan du nouveau frein MR
9 : Évaluation du coût du frein magnétique
BIBLIOGRAPHIE