Composants Électriques Machine à Peindre Automatique

Différentes composantes
Une machine à peindre automatique, qu'elle soit utilisée dans des
industries comme l'automobile, le mobilier ou d'autres domaines,
comprend plusieurs composants électriques qui assurent son
fonctionnement optimal. Voici les principales composantes électriques
d'une telle machine :
1. Le moteur électrique :
o Il est responsable de la transmission de l'énergie mécanique
qui fait fonctionner les divers mouvements de la machine (ex.
: déplacement des bras de peinture, des convoyeurs, etc.). On
retrouve des moteurs à courant alternatif (AC) ou à courant
continu (DC), en fonction de la machine.
2. Les variateurs de fréquence (VFD) :
o Ces dispositifs sont utilisés pour contrôler la vitesse du moteur
électrique. Ils ajustent la fréquence de l'alimentation électrique
pour modifier la vitesse de rotation du moteur. Cela permet de
réguler la vitesse de la peinture en fonction des besoins.
3. Les capteurs de position et de proximité :
o Ces capteurs détectent la position exacte des objets à peindre
ou des pièces mobiles sur la machine. Ils assurent un contrôle
précis et permettent de synchroniser les différentes étapes du
processus de peinture. Par exemple, un capteur de proximité
peut activer un mouvement ou une action lorsque la pièce
arrive à un certain point.
4. Les panneaux de commande (PLC ou automates programmables) :
o Le cœur du contrôle de la machine, un automate
programmable (PLC) ou un autre système de commande
centralisé qui gère l'ensemble des opérations. Il reçoit des
signaux des capteurs et des commandes manuelles ou
automatiques et envoie des ordres aux moteurs et autres
composants pour exécuter les différentes étapes de peinture.
5. Les régulateurs de température :
o Ces composants électriques régulent la température des
zones de peinture ou des pièces, comme la cabine de

peinture, en fonction des exigences spécifiques de la peinture.
Cela est essentiel pour garantir que la peinture sèche
correctement et uniformément.
6. Les systèmes d'alimentation en peinture (pompes, vannes et
conduites) :
o Des composants électriques tels que des pompes ou des
vannes motorisées sont utilisés pour transporter la peinture et
ajuster le débit en fonction des besoins de la machine. Les
vannes sont souvent contrôlées électroniquement pour
permettre un flux régulé et constant.
7. Les électrovannes :
o Ces vannes sont contrôlées électriquement pour réguler le flux
de peinture, d'air ou d'autres fluides dans le système de
peinture. Elles sont cruciales pour ajuster précisément la
pulvérisation.
8. Les systèmes de nettoyage automatiques :
o Certains systèmes de nettoyage ou de rinçage des buses et
des conduits sont automatisés et utilisent des moteurs et des
capteurs pour s'assurer que la machine est prête pour un
nouveau cycle de peinture.
9. Les systèmes de sécurité (arrêt d'urgence, protection contre les
surcharges) :
o Ces systèmes incluent des interrupteurs d'arrêt d'urgence, des
relais thermiques, des disjoncteurs et d'autres dispositifs qui
protègent la machine et les opérateurs contre les risques
électriques et mécaniques.
10. Les circuits de commande de pulvérisation (air et peinture) :
o Les systèmes de pulvérisation automatisée utilisent souvent
des vannes et des régulateurs électriques pour ajuster le débit
d'air ou de peinture en fonction des besoins du processus.
Chacune de ces composantes joue un rôle clé dans la gestion de la
machine à peindre automatique, permettant de contrôler avec précision le
processus de peinture, d'améliorer l'efficacité et d'assurer la sécurité.

Un variateur électronique de vitesse (en anglais variable frequency
drive ou VFD) est un dispositif destiné à régler la vitesse et le couple
d'un moteur électrique, en faisant varier les paramètres de son
alimentation : la valeur de la tension et, pour les moteurs à courant
alternatif, le plus souvent la fréquence de la tension délivrées à la sortie
de celui-ci.
Durant les quatre dernières décennies, les progrès de l'électronique de
puissance ont permis de réduire le coût et la taille des variateurs de
vitesse. Ils concernent à la fois les interrupteurs à semi-conducteurs
utilisés, la topologie, les méthodes utilisées en contrôle-commande et en
simulation, le matériel et les logiciels employés pour la commande.
Les dispositifs de l'électronique de puissance à la base de leur réalisation
sont le hacheur, le gradateur, l'onduleur et le
couplage redresseurs/onduleurs.
Principe et description
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Principe du variateur de vitesse
Un variateur de vitesse est constitué d'un moteur électrique, d'un
contrôleur et d'une interface utilisateur. Il fait partie d'un système
d'entraînement[1],[2].
Pour démarrer les moteurs électriques et contrôler leur vitesse, les
démarreurs rhéostatiques, les variateurs de vitesse mécaniques et les
groupes tournants (groupe Ward Leonard) ont été les premières solutions.
En raison des progrès de l'électronique de puissance, les variateurs
électroniques se sont imposés dans l’industrie comme des solutions
économiques, fiables et sans entretien. Historiquement, le variateur
électronique pour moteur à courant continu a été la première solution
offerte puis sont apparus des convertisseurs de fréquence fiables et
économiques[3].
Interface utilisateur
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L'interface utilisateur permet de démarrer et d'arrêter le moteur ainsi que
d'en ajuster la vitesse. Elle peut aussi inclure le fonctionnement du moteur
en sens inverse, un sélecteur pour choisir entre commande manuelle et
automatique, respectivement locale ou à distance, de la vitesse.
L'interface dispose d'un affichage qui donne des informations sur le statut
du moteur. Des touches permettent à l'utilisateur de communiquer avec
l'interface. Des ports d'entrée et de sortie sont souvent fournis pour
connecter d'autres périphériques, signaux... Un port série, par exemple,
sert à configurer le contrôleur à partir d'un ordinateur[4],[5],[6].
Quadrants de fonctionnement d'un moteur électrique
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Quadrants d'un moteur asynchrone.
Les moteurs électriques peuvent fonctionner de quatre manières
différentes, appelées quadrants et définis comme suit[7] :
 quadrant 1 : en « moteur sens avant ». Le moteur tourne dans le
sens avant, c'est-à-dire celui de la fréquence du réseau. Le couple
est positif, autrement dit le moteur fournit du couple au rotor ;
 quadrant 2 : en « frein ou générateur sens arrière ». Le moteur
tourne dans le sens arrière, le couple est positif ;
 quadrant 3 : en « moteur sens arrière ». Le moteur tourne dans le
sens opposé à celui de la fréquence du réseau. Le couple est
négatif ;
 quadrant 4 : en « frein ou générateur sens avant ». Le moteur tourne
dans le sens avant, mais le couple est négatif, le moteur freine le
rotor.
Les variateurs de fréquence peuvent, selon les cas, être construits pour
autoriser le fonctionnement dans un, deux ou quatre quadrants. Dans le
premier cas, seul le quadrant 1 est géré. Un freinage n’est possible que
par l’adjonction d’une résistance absorbant le courant généré par le

moteur. Le freinage n’est pas piloté. Les ventilateurs ou les pompes
centrifugeuses utilisent ce genre de fonctionnement. Si les quadrants 1 et
2 sont gérés, le moteur peut accélérer et freiner en inversant le sens de
rotation. Si les quadrants 1 et 4 sont gérés, le moteur peut accélérer et
freiner en sens avant. Les dispositifs quatre quadrants gèrent tous les cas
possibles.
Les principales fonctions des variateurs de vitesse électroniques
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Contrôle des accélérations
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La mise en vitesse du moteur est contrôlée au moyen d’une fonction du
temps généralement réglable nommée rampe d’accélération, ce qui
permet de choisir la durée de mise en vitesse approprié à l’application. le
plus souvent cette rampe est linéaire ou en forme de « S ». La rampe en
« S » est utilisée soit dans les applications comportant une charge
mécanique fortement inertielle ou des dispositifs qui manipulent les
liquides ou encore des objets fragiles[8].
Afin d'éviter de forts courants d'enclenchement au démarrage des
moteurs, les variateurs de fréquence appliquent tout d'abord une
fréquence et une tension faibles au moteur. Elles sont ensuite augmentées
progressivement. Les méthodes de démarrage permettent typiquement
au moteur de développer 150 % de son couple nominal, tout en limitant le
courant à 50 % de sa valeur nominale à faible vitesse. Un variateur de
fréquence peut aussi être configuré pour produire un couple de 150 % de
sa valeur nominale, de la vitesse nulle à la vitesse nominale[9]. Cette
configuration a cependant tendance à faire chauffer le moteur si la période
de faible vitesse se prolonge. L'ajout de ventilateurs est une option pour
dissiper la chaleur produite.
Régulation de vitesse
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Un régulateur de vitesse est un variateur asservi en boucle fermée. La
vitesse du moteur est définie par une consigne. La valeur de la consigne
est en permanence comparée à un signal de retour, image de la vitesse
du moteur délivré par le capteur (génératrice tachymétrique ou un
générateur d’impulsions électriques ou capteur opto-électroniques monté
en bout d’arbre du moteur).