Actionneurs et transducteurs

Les actionneurs et les transducteurs relèvent d’un usage remontant à fort longtemps de champs électromagnétiques, qui gagnent en importance en raison du remplacement des systèmes hydrauliques par des dispositifs électromécaniques. Leur mouvement peut être linéaire ou rotatif.

Actionneur

Appliquer la puissance électrique à un dispositif => Provoque un déplacement

Transducteur

Appliquer une force mécanique au dispositif créant du mouvement => Provoque une sortie électrique

Actionneur modelle

Actionneur modelle

Applications:

  • Accéléromètre
  • Galvanomètre
  • Cellule de charge
  • Capteur de pression
  • Tensimètre
  • Haut-parleur
  • Microphone
  • Hydrophone
  • Transpondeur
B illustré sur actionneur en position ouverte

B illustré sur actionneur en position ouverte

Mouvement dans le système

Il y a deux possibilités de mouvement dans le système :

Bobine mobile

– Haut-parleurs et microphones
– Bobine implantée dans le champ magnétique c.c. de fond. Injecter courant dans bobine => Force de Lorentz. Déplacer bobine => tension induite en bobine (loi de Faraday).

Armature mobile

– Usage plus industriel
– Actionneur. Courant dans bobine => armature se déplace sur la position de la plus faible réluctance. Ressort de rappel en cas de coupure de courant
–Transducteur. Champ c.c. => flux reliant des changements de bobine lors du déplacement de l’armature

Effet de saturation magnétique en cas de fermeture

Effet de saturation magnétique en cas de fermeture

Simulation

Opera propose plusieurs niveaux de simulation pour la conception de votre actionneur ou transducteur :

Caractérisation de base

Effets sur matériaux non linéaires
– Force v ou position de liaison de flux v

Simulations de la dynamique

– Couplage mécanique
– Circuits
– Courants de Foucault
– Modèles de matériaux avancés

déplacement de modèle anhystérétique c\ modèle hystérétique pour vanne

déplacement de modèle anhystérétique c\ modèle hystérétique pour vanne

Modèles de matériaux de pointe

Tous les matériaux ferromagnétiques présentent de l’hystérésis dans une certaine mesure. Fréquemment, il est raisonnable de supposer que l’hystérésis peut être ignorée et que le comportement non linéaire d’un matériau peut être caractérisé par sa simple courbe sans hystérésis, car la boucle d’hystérésis est étroite. Toutefois, avec l’utilisation croissante de l’énergie électronique dans de nombreuses applications, l’hystérésis prend de l’ampleur. La commutation continue du point de fonctionnement sur les résultats de caractéristiques magnétiques se traduit par des réitérations de traversée répétée de boucles mineures. Par conséquent, il devient particulièrement crucial d’obtenir une évaluation des pertes dues à l’hystérésis en cas de commutation rapide en cours. Opera inclut la possibilité de modéliser des matériaux hystérétiques en régime transitoire en utilisant un algorithme de suivi de trajectoire B(H). L’utilisateur doit communiquer des données pour la boucle majeure d’hystérésis uniquement. L’algorithme utilise un procédé de reconstruction pour déterminer des boucles mineures et des étapes charnières de la trajectoire, ainsi que pour supprimer des étapes charnières lorsque l’aimantation d’un matériau dépasse l’excursion précédente. L’algorithme transfère aussi convenablement les informations à la courbe de matériaux saturés au-delà de la fin des données d’utilisateur, de la même façon que pour les matériaux anhystérétiques sous Opera. Il calcule l’énergie perdue en raison de l’hystérésis, ce qui conduit à des pertes. Les performances dépendent des antécédents :
– Pertes supplémentaires
– Force de « maintien » des forces

Multi-physique

La petite montée de température dans l’enroulement fait baisser la conductivité électrique de 25 %

La petite montée de température dans l’enroulement fait baisser la conductivité électrique de 25 %

Opera supporte les simulations multiphysiques. L’analyse électromagnétique peut être couplée automatiquement aux analyses des contraintes mécaniques et thermiques. Certains aspects thermiques peuvent avoir leur importance dans un actionneur ; notamment l’effet de la température sur la résistance d’enroulement. Dans ce cas, elle est faiblement couplée, puisque les constantes de temps électromagnétiques et thermiques diffèrent par ordres de grandeur.

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