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Article

1 - DÉTERMINATION DES MOTEURS DE LAMINOIRS

2 - ALIMENTATION DES MOTEURS DE LAMINOIRS

3 - NOTIONS DE RÉGULATION DES LAMINOIRS

4 - BOBINEUSE ET DÉBOBINEUSE

5 - COMMANDE DU SERRAGE

6 - RÉGULATION D’ÉPAISSEUR

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : D5345 v1

Conclusion
Commande et régulation des laminoirs

Auteur(s) : Jacques COURAULT

Date de publication : 10 mai 2016

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RÉSUMÉ

Cet article définit sommairement les convertisseurs et les moteurs possibles, et leurs associations dans le cas des laminoirs. L’accent est mis sur les fonctionnements à puissance constante. La régulation de vitesse fait l’objet de quelques considérations en prenant en compte l’élasticité des arbres de transmission, les produits laminés et les particularités des réducteurs. Quelques fonctions de base sont exposées, les bobineuses, le serrage hydraulique et la régulation d’épaisseur.

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ABSTRACT

Rolling Mills, Supply and Control

This article briefly defines different possible choices for converters and motors, and their combinations for driving rolling mills. Emphasis is placed on constant power operations. A presentation of speed control is made, considering the elasticity of the shaft, the rolled material and the specific features of gearboxes. Some basic functions are presented such as those of coilers, hydraulic adjustment, and thickness control.

Auteur(s)

  • Jacques COURAULT : Ancien directeur des développements en Électronique de Puissance, Alstom Power Conversion

INTRODUCTION

A l’origine, la force motrice avait essentiellement pour origine la vapeur. La première solution « moderne » date de 1891, on la doit à un ingénieur américain, Harry Ward Leonard (1861-1915), connue sous le nom de Groupe Ward Leonard (WL).

Dès les années 1930, il y a eu non seulement pour le laminage mais pour bien d’autres applications (comme la traction ferroviaire) de nombreux brevets de conversion statique à base de redresseurs à vapeur de mercure, elles ont été maintenues en service jusqu’à la fin des années 1950. L’apparition du -thyristor a définitivement condamné ces solutions délicates à utiliser et à maintenir.

C’est vers 1965 que l’ère du thyristor, pour des puissances réduites (~ 100 kW) commence. L’idée du thyristor fut proposée par William Schockley en 1950 et industrialisée par General Electric en 1956. Avec le thyristor la topologie dite du pont de Graetz, d’après Léo Graetz universitaire allemand (1856-1941), se généralise... L’ensemble des motorisations à vitesse variable des aciéries associe alors ponts de Graetz à thyristors et machines à courant continu. D’un point de vue laminage, ces solutions ont donné entière satisfaction en -augmentant les volumes de production dans le respect de la qualité croissante des produits.

Dès la fin des années 1970 sont apparus les premiers composants de puissance blocables par la commande, transistors bipolaires, GTO et même IGBT, ce qui permettait d’envisager l’alimentation de charges à cosinus phi arrière comme les machines asynchrones. Parallèlement, des recherches tant industrielles qu’universitaires ont permis de déboucher sur de très bonnes performances dynamiques des machines à courant alternatif. Ces machines, dès lors que les performances ont été compatibles avec les procédés, ont remplacé les machines à courant continu, difficiles et coûteuses à maintenir du fait de l’usure des collecteurs et des balais. Les années 1980 ont vu l’ensemble des motorisations basculer des machines à courant continu aux machines à courant alternatifs à fréquence variable.

Cet article est destiné aux électriciens qui ont pour mission de choisir et de spécifier les machines. Il évoque également les principaux algorithmes rencontrés en laminage, en particulier les différentes régulations de vitesse qui prennent en compte l’élasticité des produits laminés et la torsion des arbres de transmission. Les simulations décrites sont des exemples numériques en relation avec des réalisations industrielles. Pour être accessible au plus grand nombre, nous avons retenu dans cet article des méthodes d’analyse simples et classiques.

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KEYWORDS

coilers   |   hydraulic adjustment   |   thickness control   |   rolling process   |   thyristor

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d5345


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7. Conclusion

Par rapport à l’ensemble des motorisations à fréquence variable, la particularité des laminoirs qui sont fréquents pour ne pas dire systématiques, c’est l’importance de leurs fonctionnements à puissance constante. Nous en avons expliqué les conséquences sur la définition des machines. Le dimensionnement des machines alternatives, synchrones ou asynchrones, en particulier thermique est bien difficile à traiter dans sa globalité ; les grandeurs dimensionnantes étant le couple, la vitesse, le flux, et bien sûr les cycles. Les échauffements sont en relation avec ces quatre paramètres, mais les constantes de temps thermiques, rotor et stator, sont différentes et seulement connues des motoristes.

Il était impossible de traiter l’ensemble des motorisations rencontrées dans les laminoirs, mais sans avoir été exhaustif, nous avons décrit les cas génériques les plus fréquemment rencontrés, des bobineuses au serrage hydraulique des cylindres.

Nous avons utilisé une méthode d’analyse simple et classique, dans le domaine fréquentiel (plan de Bode). D’autres approchent sont possibles, dans le domaine temporel (espace d’état, bien adapté aux cas multivariables), elles sont plus performantes, plus complexes, mais manquent de robustesse. Elles ne posent généralement pas de difficultés majeures aux bureaux d’études qui les envisagent, mais elles sont susceptibles d’engendrer des difficultés à la mise en route sur les sites. Si de telles méthodes sont utilisées, elles doivent s’accompagner de logiciels permettant une mise en service facile (identification, paramétrage) en minimisant les interventions des spécialistes.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - KOSTENKO (M.), PIOTROVSKI (L.) -   Machines électriques.  -  Tome 2, Éditions de Moscou (1979).

  • (2) - BORNE (P.), DAUPHIN TANGUY (G.), RICHARD (J.P.), ROTELLA (E.), ZAMBÉTTAKIS (L.) -   Modélisation et identification des processus.  -  Tome 1, éditions technip (1992).

  • (3) - CARON (J.P.), HAUTIER (J.P.) -   Modélisation et commande de la machine asynchrone.  -  Éditions Technip (1995).

  • (4) - CANUDAS DE VIT (C.) -   Modélisation, contrôle vectoriel et DTC.  -  Hermes Science (2000).

  • (5) - VAS (P.) -   Sensorless vector and direct torque control.  -  Oxford science publications (1998).

  • (6) - BOSE (B.K.) -   Power electronics and frequency drives.  -  IEEE Press (1996).

  • ...

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