FR2944845A1 - Dispositif de transmission pour machine de production d'energie electrique ou autre a partir d'une source motrice a vitesse variable et procede de reglage d'un rapport de transmission - Google Patents

Dispositif de transmission pour machine de production d'energie electrique ou autre a partir d'une source motrice a vitesse variable et procede de reglage d'un rapport de transmission Download PDF

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Abstract

Dispositif composé d'un train épicycloïdal (1) dont la vitesse de rotation du porte-satellite est asservi par une machine de contrôle (2) permettant d'obtenir en sortie (4) une vitesse constante ou variable, mais toujours linéaire et continue, selon l'utilisation et ce, quelle que soit la vitesse de rotation de l'arbre en entrée (3)

Description

Dispositif de transmission pour machine de production d'énergie électrique ou autre à partir d'une source motrice à vitesse variable et procédé de réglage d'un rapport de transmission La présente invention concerne tout domaine dans lequel une génératrice électrique ou tout autre système de production d'énergie doit être reliée à une source motrice à vitesse variable.
L'invention concerne aussi un procédé de réglage d'un rapport de transmission.
La présente invention peut s'appliquer tout particulièrement au domaine éolien où la difficulté majeure est de produire un courant stable en fréquence malgré les très grandes variations de la vitesse de rotation de l'hélice liées aux variations de la vitesse du vent.
La présente invention décrit une transmission variable basée sur un train épicycloïdal contrôlé électroniquement qui permet de garantir une vitesse constante ou variable selon nécessité en sortie, quelle que soit la vitesse en entrée. Le système détourne une petite fraction de l'énergie transférée (moins de 15 %) pour asservir la vitesse de rotation du porte-satellites du train épicycloïdal grâce à une machine de contrôle (2).
Le principe fondamental de cette application est de faire fonctionner la machine de contrôle de la vitesse (2) avec le moins d'énergie possible, sachant que celle-ci est prélevée sur l'énergie totale passant à travers le variateur (1). Le contrôleur électrique (2) reçoit de l'énergie électrique de la génératrice (10) située à la sortie du variateur (1) et la réinjecte sous forme mécanique dans ce même variateur (1) (cf. Fig.1).
Le système proposé permet l'utilisation d'une machine de contrôle (2) de taille relativement réduite garantissant des pertes d'énergies minimales et un prix de revient réduit. 2944845 -2 Après étude de toutes les combinaisons possibles de trains épicycloïdaux, il apparaît que la solution proposée donne le meilleur rendement (cf. Fig. 2) :
5 la couronne (5) est connectée à l'arbre d'entrée (3) - le solaire (6) est connecté à l'arbre de sortie (4) le porte-satellites (7), comportant une double rangée de satellites (8) et (9), est connecté à la machine de contrôle électrique (2).
10 La machine de contrôle électrique (2), décrite plus loin, fonctionne avec moins de 15 % de la puissance totale transférée à travers le train épicycloïdal (1). Comme indiqué précédemment, l'énergie électrique prélevée en sortie de la génératrice principale (10) est égale à l'énergie mécanique injectée dans la transmission (1) par le moteur de contrôle électrique (2). Théoriquement, il n'y a pas de pertes de 15 puissances dans la boucle de contrôle, mais le rendement n'étant jamais égal à 100 %, le système de contrôle (2) a un rendement que l'on peut estimer à environ 98-99 %.
Le diagramme ci-dessous (cf. Fig.3) nous montre la proportion de la 20 puissance utilisée par la machine de contrôle (2) afin d'asservir la vitesse de rotation du porte-satellites (7) en fonction de la puissance d'entrée du variateur, sur une application physique : une éolienne. La puissance de sortie correspond aux données d'une génératrice (10) d'éolienne couplée, grâce au variateur de vitesse (1), au rotor, et fonctionnant à vitesse constante, quelque soit la variation de vitesse et de 25 puissance du rotor, celles-ci dépendant du vent.
Le fait que la machine de contrôle (2) fournisse un couple et une vitesse variable et continue, permet d'obtenir un rapport de vitesse entre l'entrée (3) et la sortie (4) du variateur (1), lui aussi, variable et continu. Celle-ci peut être paramétrée pour faire tourner le porte-satellites (7) à une vitesse telle que la vitesse soit nulle en sortie de variateur (4), c'est-à-dire une vitesse à laquelle le couple est nul, et par conséquent la résistance dans le train 30 épicycloïdal (1) est nulle. Dans cette configuration, il n'y a pas de transfert d'énergie à travers le variateur de vitesse (1). De cette façon, le variateur de vitesse (1) peut, sur demande, déconnecter le transfert d'énergie entre son entrée (3) et sa sortie (4), comme une transmission automobile qui serait en position neutre.
Ce dispositif peut aisément être appliqué au domaine éolien, rendant possible le fonctionnement de la génératrice principal (10) à vitesse constante, même si la vitesse en entrée varie de façon aléatoire à cause du vent. Dans une telle application, la sortie du variateur (4) peut être raccordée à la génératrice principale (10) ou à tout autre dispositif de réception d'énergie comme un volant d'inertie par exemple.
Une vitesse de sortie précise peut être paramétrée à travers le dispositif de contrôle électrique (2): - à vitesse constante en entrée de génératrice (10) (voir figure 4) à une augmentation de vitesse proportionnelle (par exemple dans le cas d'un couplage avec un volant d'inertie) ou à n'importe quelle variation de vitesse.

Claims (5)

  1. Revendications1. Dispositif de variation de vitesse comprenant un train épicycloïdal (1) et une machine électrique de contrôle (2), permettant quelque soit la vitesse en entrée (3) de garder une vitesse constante ou variable en sortie (4) selon le mode de fonctionnement déterminé.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'entrée (3) du 10 système se fait via la couronne extérieure (5) et la sortie (4) via le planétaire (6). Le porte-satellite (7) est piloté par une machine électrique de contrôle (2) de manière continue et linéaire. 15
  3. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le porte-satellite (7) contienne une double rangée de satellites (8) et (9).
  4. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le porte-satellite (7) 20 soit asservi en vitesse grâce à une machine électrique de contrôle (2).
  5. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la machine électrique de contrôle (2) détourne moins de 15% de la puissance transférée via le train 25 épicycloïdal (1) afin de piloter le porte-satellite (7) et réinjecte cette puissance dans le variateur de vitesse.
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