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  Mécanique des fluides  

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Composants des circuits électropneumatiques  

 Composants des circuits électropneumatiques

Avec l'avènement de l'automatisation, il est devenu essentiel d'adapter les dispositifs de commande des circuits pneumatiques de manière à rendre compatibles leurs signaux avec ceux des automates programmables.

En utilisant l'électricité comme source de commande de certains composants pneumatiques, on a créé la gamme des composants électropneumatiques.

En plus de l'explication du phénomène magnétique dans un bobinage, cette étude contient une présentation des principaux composants qui servent à élaborer un schéma de circuit à commande électropneumatique.

Principe du champ magnétique

Selon le principe de l'électromagnétisme, une bobine constituée de plusieurs spires de fil de cuivre produit un champ magnétique à l'intérieur de son noyau lorsqu'elle est parcourue par un courant I.

De plus, on a découvert que les lignes de force magnétiques traversent plus facilement une barre de fer doux que l'air libre. Donc, en ajoutant cette barre, on renforce l'action magnétique. La figure 5.5 montre la circulation d'un champ magnétique dans une bobine soumise à une excitation électrique.

Figure 5.5    Circulation d'un champ magnétique.

Si l'on permet à la barre de fer (tige) de se déplacer, elle suivra les lignes de force ; plus les lignes de force magnétiques seront fortes, plus la tige aura une force de poussée élevée, permettant ainsi de transformer l'énergie électrique en mouvement linéaire mécanique.

Ce phénomène est à l'origine, entre autres, des solénoïdes, des bobines de relais et d'électrovannes, autant en courant alternatif (c.a.) qu'en courant continu (c.c.).

Bobine

Une bobine est constituée d'un enroulement de fil de cuivre continu, qu'on appelle aussi bobinage. Un bobinage doit être considéré comme une charge pour un circuit, au même titre qu'une lampe témoin, car il consomme de l'énergie.

Un bobinage soumis à une alimentation présente donc une chute de tension à ses bornes.

Généralement les tension d'alimentation des bobines en courant alternatif (c.a.) sont de 6, 12, 24, 48, 120, 240, 480 et 600 V.

Celles en courant continu (c.c.) sont de 6, 12, 24, 48, 110, 220 et 440 V.

Solénoïde ou électro-aimant - Principe

Un solénoïde est constitué d'un plongeur, d'une bobine et d'une structure.

A l'état de repos, le plongeur est généralement repoussé par un ressort, de sorte qu'il y a un espace entre la structure et le plongeur. Comme aucune alimentation n'excite la bobine, il n'y a pas de lignes de force qui tentent d'attirer le plongeur (figure 5.6a).

Figure 5.6    États du solénoïde.

Lorsque la bobine est sous tension (figure 5.6b), des lignes de force sont créées. Les lignes de force de la structure et du plongeur subissent une attraction. Le plongeur se déplace alors jusqu'à la structure et les deux parties du solénoïde deviennent soudées ensemble par une force magnétique.

Tant que l'alimentation de la bobine reste présente, le solénoïde demeure actionné. Il suffit de couper l'alimentation de la bobine pour que le plongeur reprenne sa position de repos grâce à l'action du ressort de rappel.

Sous l'effet du déplacement du plongeur, une tige permet d'actionner un mécanisme quelconque. Ce principe est à l'origine du fonctionnement des électrodistributeurs et des relais.

Électrovanne

L'électrovanne est un relais d'interface permettant de transformer un signal d'entrée électrique en un signal de sortie pneumatique, figure 5.7. Elles sont généralement du type compact avec la bobine montée directement sur le corps de vanne. Le noyau mobile coulisse dans un tube autour du quel se trouve la bobine.

On obtient ainsi des vannes compactes et parfaitement hermétiques.

Figure 5.7    L'électrovanne : relais d'interface.

Principe de fonctionnement (figure 5.8)

Une électrovanne est composée de deux parties élémentaires :

1. Une tête électromagnétique (électro-aimant) et son noyau mobile (plongeur).

2. Une vanne dont l'orifice est obturé par un clapet ou un pointeau.

L'ouverture et la fermeture de la vanne sont fonction de la position du noyau mobile qui se déplace sous l'effet du champ magnétique engendré par la mise sous tension de la bobine.

Figure 5.8    Électrovanne et principe de fonctionnement.

Dans une électrovanne à commande directe, le noyau plongeur est relié mécaniquement au clapet qui ouvre ou ferme l'orifice de la vanne selon que la bobine est alimentée ou non.

Le fonctionnement ne dépend ni du débit ni de la pression, que celle-ci soit nulle ou atteigne le maximum admissible.

COMMANDES PNEUMATIQUES


Électrodistributeurs

On appelle électrodistributeur un distributeur pneumatique commandé à l'aide d'un signal électrique. Sur le marché, il en existe plusieurs modèles, surtout pour la distribution de puissance.

La commande des circuits électropneumatiques fait plutôt appel aux composants électriques.

On compte principalement deux sortes d'électrodistributeurs :

à commande électrique ;

à commande électropneumatique.

Commande électrique

Sur un électrodistributeur à commande électrique, l'action de la tige reliée au plongeur du solénoïde agit directement sur le tiroir du distributeur. Autrement dit, la force du champ magnétique déplace le tiroir de l'électrodistributeur.

A la figure 5.9, un solénoïde sert à activer le distributeur. Pour que le distributeur demeure enclenché, il faut maintenir une tension aux bornes du solénoïde, sans quoi

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