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Mesure de la déformation sur les pales et dans le multiplicateur d’une éolienne en fonctionnement

  • Déformation des aubes
  • Déformation dans le multiplicateur
  • Déformation sur l’arbre de transmission
Anneau de télémesure à collier fendu fermé autour d’un arbre de transmission d’éolienne, avec son primaire d’induction de type palette sur un support en contrebas
Un anneau de télémesure TEL-SC à collier fendu sur un arbre de transmission d’éolienne, avec son primaire d’induction de type palette. Image de la fiche technique TEL-SC.

En bref

Des jauges de déformation sont placées sur plusieurs pales, ou en de nombreux points d’une même pale, et dans le multiplicateur, l’éolienne en fonctionnement. Leurs fils sont raccordés aux connecteurs rotor d’un collecteur tournant SR45A-AXHS ou SR60A-AXHS situé en bout d’arbre, qui achemine 45 ou 60 voies vers le système d’acquisition de données fixe. Sur l’arbre de transmission, un TEL-SC à collier fendu avec télémesure intégrée et alimentation par induction transmet jusqu’à douze voies sans contact.

45 ou 60
voies sur un collecteur tournant de bout d’arbre
250 mA
courant maximal par voie
4 000 tr/min
vitesse maximale des SR45A-AXHS et SR60A-AXHS

Chaîne de mesure

Chaque jauge de déformation nécessite ses propres connexions, et un essai couvrant plusieurs pales exige rapidement des dizaines de voies entre le rotor et l’enregistreur fixe. Les jauges sont placées aux zones d’intérêt sur les pales et dans le multiplicateur ; l’implantation détermine le nombre de voies, et donc le choix entre 45 et 60. Les collecteurs tournants Michigan Scientific ont été utilisés de cette manière sur des éoliennes, dans le multiplicateur et sur les pales.

Un signal de jauge de déformation est un signal de faible niveau. Dans les SR45A-AXHS et SR60A-AXHS, les balais et les pistes sont en métaux précieux corroyés sans placage, ce qui maintient la variation de résistance de crête à 0,1 Ω.

Jauges au pied de pale raccordées à un collecteur tournant en bout d’arbre Vue de côté d’un rotor et d’une chaîne de transmission d’éolienne. Des jauges de déformation sont placées au pied d’une pale. Leurs fils partent du moyeu le long de l’arbre principal, traversent le multiplicateur et arrivent au rotor d’un collecteur tournant de 45 ou 60 voies situé en bout d’arbre. Le stator transmet les voies de déformation à l’enregistreur. ε 45 ou 60 voies centrale Jauges pied de pale Arbre lent Réducteur Collecteur
Jauges au pied d’une pale, leurs fils du moyeu le long de l’arbre principal jusqu’au rotor du collecteur tournant en bout d’arbre, le stator acheminant les voies vers l’enregistreur.

Collecteur tournant

ModèlesSR45A-AXHS, 45 voies · SR60A-AXHS, 60 voies
Montagebout d’arbre, bride sur le rotor
Vitesse maximale4 000 tr/min
Courant par voie250 mA
Variation de résistance de crête0.1 Ω
Dimensionsrotor 63,49 mm, stator 36,58 mm · 181,61 mm (SR45A) ou 203,2 mm (SR60A) de long
Raccordementsconnecteurs circulaires sur le rotor et le stator
Température de fonctionnement−40 à 121 °C
Maintenanceétanche à la poussière, roulements lubrifiés à vie, aucun nettoyage courant

Câblage du pont

Le bruit des pistes dépend de la position des bras du pont. Avec les quatre bras du pont côté tournant, les pistes sont à l’extérieur du pont et ne peuvent pas affecter son équilibre : le bruit de crête des pistes reste inférieur à 0,1 % du signal de données. Les montages qui laissent un ou deux bras côté tournant placent des pistes à l’intérieur du pont et ne sont pas utilisés.

Télémesure sur l’arbre de transmission

Le TEL-SC est un anneau à collier fendu avec télémesure numérique de la série M-320 et alimentation par induction intégrées. Il se referme autour de l’arbre, si bien qu’il se monte et se démonte sans démonter les extrémités de l’arbre, et une bobine primaire fixe l’alimente. Les anneaux de plus de 76 mm de diamètre acceptent jusqu’à douze voies de jauge de déformation ou de thermocouple ; la fiche technique TEL-SC montre un collier de 3,5 in sur un arbre de transmission d’éolienne avec un primaire de type palette.

Sur une extrémité d’arbre libre, le modèle T8 se fixe avec deux vis M4 et transmet huit voies de jauge de déformation ou de thermocouple, numérisées sur 16 bits avec une bande passante du continu à 1 000 Hz, par RF avec contrôle d’erreur. Il est alimenté par induction à partir d’une bobine primaire de type palette placée à 3 à 5 mm, n’a ni palier ni pièces d’usure, fonctionne de −40 à 125 °C, et la série T a fait ses preuves à 24 000 tr/min. Son récepteur délivre ± 10 V par voie.

Procédure

  1. 01

    Définir l’implantation des jauges

    Plusieurs pales, ou de nombreux points sur une même pale, et le multiplicateur. Le nombre détermine 45 ou 60 voies.

  2. 02

    Câbler chaque pont avec ses quatre bras sur le rotor

    Les pistes restent à l’extérieur du pont.

    Voies de jauges de déformation à travers un collecteur tournant
  3. 03

    Acheminer les fils vers le bout d’arbre

    Aux connecteurs rotor du collecteur tournant monté en bout d’arbre.

    SR45A-AXHS et SR60A-AXHS
  4. 04

    Ou refermer un TEL-SC autour de l’arbre de transmission

    Collier, bobine primaire et récepteur, avec les ponts câblés au collier.

    Télémesure à collier fendu TEL-SC
  5. 05

    Enregistrer du côté fixe

    Toutes les voies de déformation réunies pendant le fonctionnement.

Résultat

La déformation en de nombreux points sur les pales et dans le multiplicateur, enregistrée ensemble pendant que l’éolienne tourne. Un collecteur tournant de 45 ou 60 voies en bout d’arbre achemine les voies de jauges vers l’enregistreur ; une télémesure à collier fendu sur l’arbre de transmission le fait sans contact.

Questions fréquentes

Comment les signaux des jauges de déformation sortent-ils d’une pale d’éolienne en rotation ?

Par un collecteur tournant monté en bout d’arbre. Les fils des jauges vont aux connecteurs rotor, et les connecteurs stator vont à un système d’acquisition de données fixe.

Combien de voies possède un collecteur tournant pour jauges de déformation sur pales ?

45 sur le SR45A-AXHS, 60 sur le SR60A-AXHS, à 250 mA par voie, via des connecteurs circulaires sur le rotor et le stator.

Un collecteur tournant ajoute-t-il du bruit à un signal de jauge de déformation ?

Avec les quatre bras du pont côté tournant, les pistes sont à l’extérieur du pont et le bruit de crête des pistes reste inférieur à 0,1 % du signal de données.

Peut-on utiliser la télémesure sur un arbre de transmission d’éolienne ?

Oui. Le collier fendu TEL-SC se ferme autour d’arbres de 23 mm et plus et est alimenté par induction ; les anneaux de plus de 76 mm acceptent jusqu’à douze voies.

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