Câblage du Pitch

Bonjour,

Je suis nouveau ici alors je me présente, j'ai 29 ans et suis automaticien, de formation électrotechnique et j'ai une question de pro pour les pros.

Je développe actuellement un automatisme de contrôle pour éolienne, c'est une configuration à base d'automate, d'un pupitre tactile de commande "
pied de machine"
, de variateurs de vitesse, de codeurs absolus et incrémentaux, de différents capteurs TOR, ANA afin recevoir les infos dont j'ai besoin pour piloter la machine. J'utilise aussi différents réseaux industriels et de communication. Bref, la partie automatisme, je maîtrise, c'est mon job.

En revanche, j'ai besoin de savoir comment alimenter le sous-système Pitch avec ses capteurs et actionneurs. Tout est dans le moyeu qui est en rotation par rapport à la nacelle. Comment transmettre l'énergie électrique et les infos venant des capteurs sans vriller les câbles? Est-ce un système de bagues de frottement qui est utilisé (utilisé par exemple pour transmettre l'énergie d'excitation aux bobinages d'un rotor de moteur synchrone)?

Je ne trouve aucune info là-dessus car je suppose que c'est en grande partie un des secrets des grands constructeurs.

D'avance merci pour vos réponses complètes, claires et précises.

JuBan.

Salut JuBan,

Malheureusement comme tu le dis il y a du secret industriel la dessous. Nous ce qu'on utilise c'est un "
rotating transformer"
. Tout est dit dans le nom mais mis a part mes ingénieurs personne ne sait comment cela fonctionne. J'avais déjà eu posé la question en interne et on n'avait pas su me répondre donc je pense que pour une personne extérieur c'est meme pas la peine d'en espérer beaucoup plus..
par curiosité, si ce n'est pas indiscret, tu comptes mettre en place ton système sur quel type de machine (dimension, puissance..)?

Salut Masta,

Tout d'abord, merci pour ta réponse.

Pour ta question, je vais y répondre mais sans trop m'étaler puisque je n'en suis qu'au début de mon projet, je n'ai pas envie qu'un lecteur me pique l'idée. Je développe un automatisme multi-constructeur, standard, configurable et évolutif pour éoliennes de puissance faible à intermédiaire entre 50kW et 300kW en utilisant les technologies dérivées des grandes machines.

"
Rotating transformer"
, si j'ai bien compris, les enroulements primaires sont sur la partie fixe, les enroulements secondaires sur la partie mobile donc transmission d'énergie sans contact donc pas de maintenance, pas idiot. Et en ce qui concerne les E/S, elles sont connectées sur une station décentralisée qui communique en WLAN? Si oui, pas d'interférences avec la structure métallique de la machine?

Une autre question me vient à la tête concernant un choix technologique, pour les contrôles Yaw et Pitch :
-Quels types d’entraînements électriques sont en général utilisés? Moto-réducteur asynchrone std, ou axe servo?
-Si moto-réducteur asynchrone std, utilisation de variateurs de vitesse, de démarreurs ou simples connexions sous contacteurs?

Je vois un peu tout et n'importe quoi sur le net et avant de douter, je pensais utiliser des axes numériques mais après réflexion, vue la précision requise, ça fait riche. Alors j'hésite entre variateur de vitesse std ou simple démarreur électronique. C'est fait comment par chez toi? Pour moi, le bon choix serait le variateur mais afin de réduire le coût, je me pose la question quand même (quoiqu'il ne doit pas y avoir une grande différence de prix entre ces 2 solutions).

Merci d'avance.

JuBan

Alors pour ce qui est du système de yaw, pas besoin de servomoteur, ton automate va gérer ta position de nacelle par le biais d'un codeur. Pas non plus besoin de démarreur progressif si tu n'as pas énormément de force sur ta "
yaw plate"
, un simple contacteur devrait suffir.

Parcontre pour le pitch je ne saurais pas te répondre en connaissance de cause étant donné que nous utilison l'énergie hydraulique. Mais il me semble que les constructeurs qui fonctionnent avec des moteurs électriques utilisent des servomoteurs. La précision étant bien plus importante.

Bon courage!

Masta

Un merci tardif mais un grand merci, tes infos m'aident beaucoup.

Merci Masta, au plaisir.

JuBan

Bonjour,

Concernant les pitchs électriques, il existe différent model de motorisation suivant les constructeurs.

L'utilisation de moteur DC permet une sauvegarde avec batterie en cas de problème.
L'utilisation de servo moteur AC ou DC avec roue libre intégrée dans le frein permet de mettre les pales hors du vent en cas de défaillance.

Dans tous les cas, il faudra connaître la position de la pale afin d'optimiser le rendement de l'éolienne.
Certains constructeurs utilisent une gestion dynamique des pales en permanence et peuvent faire varier jusqu'à 20° l'angle de pas lors d'une rotation complète (360°) du rotor.
D'autres constructeurs font varier la position uniquement tous les quelques minutes (~5min) en régime établie.
Dans ce cas les vibrations due au différentiel de vitesse de l'air entre la position basse et la position haute de l'hélice ainsi que le passage du mat et la direction du vent // YAW entraine des usures supplémentaires au niveau des roulements et du multiplicateur.

Un conseil étant fournisseur de frein pour pitch et yaw drive, il faut prévoir une gestion de l’ouverture et fermeture du frein en décalage avec le moteur pour éviter toute usure prématurée du frein.
Le but du frein est principalement de filtrer les vibrations et ainsi de préserver la durée de vie des réducteurs ceci compte tenu de leurs très grand rapport de réduction.

En conclusion,

Il n’y a pas de standard sur le marché concernant le type de moteur pour pitch.
Sachant qu’il existe aussi chez 2 constructeurs Espagnole et Danois des pitchs hydrauliques.
Concernant les YAW drives une motorisation AC est le standard du marché.

JF LETT

Merci JF,

Je ne pense cependant pas utiliser de motorisation servo. Etant donné le rapport de réduction important entre le moteur et le pignon d'entrainement, Je vais opter pour de simples moteurs asynchrones avec variateurs de vitesse, les servos coûtent cher et ma solution doit rester abordable pour être attrayante alors je n'opterai pour les servos que si je n'ai pas le choix. Les positions seront obtenues par des codeurs incrémentaux (et oui...) connectés à une carte de comptage rapide de l'API. Elles seront donc stockées dans la mémoire rémanente de l'API qui permettra de garder les positions même après coupure secteur, pas de pile de sauvegarde dans l'automate (pas de maintenance), c'est de la RAM et de la Flash (MMC Card). On change plus souvent les codeurs qui sont embarqués sur la partie opérative que les CPUs bien tranquilles dans l'armoire. J'y ajouterai un capteur par pâle pour effectuer le kilomètre 0 du codeur, l'origine physique de la pâle. J'attendrai le desserrage des freins avant de donner une consigne vitesse aux vars, Ils seront cependant asservis avec une consigne 0 pour maintien en position uniquement lors du desserrage. En cas de coupure secteur, je ne prévois pas de batteries pour garder le contrôle du Pitch mais un onduleur pour garder le contrôle de l'éolienne pendant 1 heure. Les batteries sont difficiles à mettre en oeuvre compte tenu des motorisations AC avec tensions d'alimentations standards. La partie la plus complexe sera la transmission d'énergie au Pitch embarqué dans le moyeu, Masta m'a donné une réponse à ce sujet, reste à voir la complexité de mise en oeuvre. Pour info, toi qui est fournisseur, tu es de quelle boite? J'avais prévu de travailler avec Siemens, SEW, Rexroth et Leroy Somer (selon le choix du client).

JuBan

Salut JuBan,

Il y a de l'idée pour le pitch mais je pense que ta solution de l'onduleur n'est pas suffisamment sécurisante. Lorsque ta machine est en pleine production et qu'il y a un défaut ou alors que le vent dépasse la vitesse maximale, tu dois être capable de ramener tes pales en drapeau en quelques secondes pour éviter un emballement. Si ton onduleur lâche tu n'as plus rien pour empêcher cela, le choix le plus judicieux serait une grosse batterie de condensateur qui se déchargerait uniquement en cas de problème.
Qu'en penses tu?

Salut Masta,

L'onduleur aura pour fonction d'assurer la mise en sécurité de l'éolienne, sa puissance et son autonomie seront suffisantes pour assurer cette fonction. Après détection de coupure réseau, l'onduleur prend le relais et envoie cette info à l'API qui passera en mode de mise en sécurité de l'éolienne. Il n'est pas question d'assurer la continuité de service en mode production en cas d'avarie réseau. Je pense que cette solution tient la route. De plus avec l'automate sous tension, je peux envoyer l'info au superviseur.
En ce qui concerne l'onduleur, il aura une interface de communication et dialoguera avec l'API, je peux donc assurer son monitoring en temps réel, pas besoin d'attendre le défaut d'alimentation pour se rendre compte du problème. De plus, étant donné qu'il assure une fonction de sécurité importante, en cas de défaut d'onduleur sans défaut du réseau, je passe l'éolienne en mode de mise en sécurité. J'aimerai fournir certaines redondances aux niveau des fonctions de sécurité mais ça coûte cher, cela dit, ça reste une option exploitable.

JuBan

un collecteur .

Bonjour JuBan
Dans votre cas, si vous voulez à terme "
vendre "
votre produit, il vous faudra démontrer qu'il apporte un "
plus"
. A mon avis, compte tenu de la gamme de puissance envisagée, il serait bon de l'associer à une mécanique rotor simplifiée ce qui est réellement possible, et ce qui veut dire aussi réaliser ( en coopération ? ) une éolienne de démonstration, par exemple de puissance 10 à 15 kW, en fait tout un programme !. Petite question : dans quel département vous situez-vous ?.