Il est toujours intéressant de schématiser le système que l’on étudie. Cela facilite la compréhension de celui-ci et permet de « placer » les informations dont-on dispose.
Par ailleurs, lors d’un devoir ou d’un examen, cela permet de noter sur le schéma les informations importantes.
Certains schémas sont normalisés ce qui ajoute une contrainte – le respect de la norme – mais ils sont parfois très efficaces.
On peut très bien schématiser un système avec un schéma non normalisé. Si on souhaite lui donner un nom, on peut parler de « schéma de coin de table ». Bien souvent on utilise des formes simples (rectangle, cercle, segment de droite) pour aller plus vite.
Considérons le motoréducteur ci-dessous :
Ce motoréducteur doit être alimenté avec une tension électrique et lorsque c’est le cas, l’arbre de sortie tourne.
On fournit au motoréducteur une puissance électrique, on obtient sur l’arbre du moteur une puissance mécanique.
Par ailleurs, une partie de la puissance électrique fournie sera perdue sous forme de chaleur. On récupérera donc une puissance mécanique inférieure à la puissance électrique. La perte de puissance est caractérisée par le rendement du motoréducteur.
Avec le schéma ci-dessous ont fait apparaître les puissances en entrée et en sortie, le rendement : \[\eta_{mr}=\frac{P_{Sortie}}{P_{Entrée}}\]
On peut alors calculer :
- PEntrée si l’on connait PSortie et le rendement
- PSortie si l’on connait PEntrée et le rendement
- le rendement si l’on connait PEntrée et PSortie
Avec celui-ci, on fait apparaître les termes liés à la puissance d’entrée et à la puissance de sortie.
La puissance électrique est caractérisée par :
- le type d’alimentation : tension continue ou alternative (monophasée ou triphasée)
- la tension
- l’intensité du courant électrique
- éventuellement le cos phi.
En courant continu, on a la relation : \[P_{élec}=U\times{I}\]
En courant alternatif monophasé, on a la relation : \[P_{élec}=U\times{I}\times{cos\ \varphi}\ \ \ (Puissance \ active)\]
En courant alternatif triphasé, on a la relation : \[P_{élec}=\sqrt{3}\times{}U\times{I}\times{cos\ \varphi}\ \ \ (Puissance \ active)\]
La puissance mécanique est caractérisée par :
- le couple sur l’arbre de sortie du motoréducteur
- la vitesse de rotation de l’arbre de sortie
On a la relation : \[P_{m}=C_{m}\times{\omega_{m}} \qquad \text{ avec } \qquad \omega_{m}=\frac{2\times{\pi}\times{N_{m}}}{60} \qquad \text{ où P est exprimée en W, C en N.m, }\omega\text{ en rad/s et N en tr/min}\]
Le motoréducteur est constitué d’un moteur électrique et d’un réducteur de vitesse.
Le moteur permet de transformer la puissance électrique en puissance mécanique caractérisée par la vitesse de rotation de l’arbre et le couple sur l’arbre. La vitesse de rotation de l’arbre du moteur est bien souvent pas différente de celle que l’on souhaite avoir : elle est très souvent trop élevée, parfois trop basse. Lorsque la vitesse de l’arbre moteur est trop élevée on peut utiliser un réducteur de vitesse.
On schématise le moto réducteur de la manière suivante
Ce schéma, plus détaillé, permet de faire apparaître :
- le rendement du moteur et celui du réducteur. Le rendement global est :\[\eta_{motoréducteur}=\eta_{moteur}\times{}\eta_{réducteur}\]
- le rapport de réduction du réducteur :\[r_{réducteur}=\frac{\omega_{2}}{\omega_{1}}\ \ ou \ \ r_{réducteur}=\frac{N_{2}}{N_{1}}\]