Lors de la création ou de l'optimisation d'un système, il faut dimensionner ou vérifier les organes fournissant de l'énergie mécanique, thermique ou du rayonnement.
Avant de connaitre la puissance de l'appareil nécessaire, il faut réussir à déterminer l'énergie puis la puissance nécessaire pour effectuer la tâche (l'une et l'autre étant liées par le temps dont on dispose pour effectuer la tâche). puis connaissant le rendement des divers convertisseurs ( réducteur, hacheur...), on pourra déterminer la puissance de l'actionneur (moteur, chauffage, éclairage...)
Nous aborderons quelques cas simples fréquemment rencontrés:
- déplacement horizontal / vertical pour lequel l'accélération est négligeable ou pas.
- Pompage d'un volume d'eau à une hauteur h en un temps t
- Chauffe d'une pièce, en un temps t, prise en compte des déperditions
- éclairage d'une pièce
Suivant le niveau de finesse désiré dans le dimensionnement, on pourra prendre en compte des paramètres qui modifient le comportement de la charge (Frottement sec, visqueux, pertes de charges dans les canalisations, échauffement de l'air ventilé, pertes par radiations, IRC des lampes... et j'en passe). La difficulté étant de déterminer le paramètre le plus influant. La complexité allant vite grandissant, il peut être utile de simuler le comportement par un modèle multiphysique PSIM , Matlab, Scilab...
N'oubliez pas que les méthodes présentées ci-après sont issues d'une compréhension des lois physiques qui régissent les comportement de ces charges, une bonne compréhension des phénomènes et lois physiques qui y sont liées permettra de comprendre quels phénomènes sont négligés et quels paramètre de la charge sont pertinents afin de dimensionner la puissance nécessaire.
De plus, il peut être tentant de chercher une "formule" sur internet, et comme d'habitude on y trouve de tout, de la formule empirique, des formules trop complexes, des formules "magiques", et c'est à ce moment que votre compréhension du phénomène vous permettra de comprendre d'où vient cette formule, et les lois qui la régissent. C'est à ce moment qu'il faut avoir estimé la puissance nécessaire afin de voir si la formule colle avec vos prévisions, et si tel n'est pas le cas revenir à vos bases: les paramètres son-ils les bons, les unités choisies sont elles correctes, l'homogénéité de la formule vous parait cohérente, le résultat est-il aberrant?
D'une manière générale, il faudra distinguer le dimensionnent partant d'une situation ou rien n'existe, et la justification d'une situation existante où des test et mesures seront possibles.
Déplacement d'une charge
Il faut distinguer
- le déplacement vertical pour lequel on lutte contre le poids
- du déplacement horizontal pour lequel on lutte contre les frottements
http://f.holst.pagesperso-orange.fr/cours%202TSEL/CH04.pdf
Dimensionnement d'un vérin
Dimensionnement d'une ventouse
Chauffe d'une pièce
Pompage d'eau
Eclairage
Diverses formes de couples résistants représentatives de diverses charges mécaniques:
Couples constants :
| \(C_r = Constante \) |
Couple constant : levage, pompage
Couples proportionnels à la vitesse:
| \(C_r = K \cdot \Omega \) |
Frottement : convoyeur
Couples proportionnels à la vitesse au carré:
| \(C_r = K \cdot \Omega^2 \) et \(C_r =K_1 + K_2 \cdot \Omega^2 \) |
Ventilateur
Couples inversement proportionnels à la vitesse :
| \(C_r = \frac{K}{\Omega} \) |
Enrouleuse, compresseur en charge.
