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Fiabilité des systèmes roulés à froid dans le domaine de la haute tension

Ursula Schädeli
Favoris

Lorsque la vis à billes maîtrise les arcs électriques

Le courant est, au sens strict du terme, l'élixir de vie de notre société moderne et de notre économie actuelle. En effet, sans lui, rien ne va plus. Les disjoncteurs sont essentiels à la sécurité du fonctionnement de notre réseau électrique. Ils sont utilisés, par exemple, pour mettre sous tension et hors tension toute la puissance d'une centrale électrique (en gigawatt) et pour contrôler des tensions allant jusqu'à 1 500 kV. La vis à billes roulée à froid du type Carry de Burg en Suisse, joue un rôle clé responsable et extrêmement important.

Haute tension, faibles pertes

L'énergie électrique est transportée depuis le générateur de courant, par exemple la centrale électrique, vers le consommateur de courant. Afin de réduire les pertes et les coûts associés lors du transfert d'électricité, on cherche à réaliser les courants les plus faibles possibles. Afin de pouvoir transmettre beaucoup de puissance tout en évitant ces coûts, on recourt à des tensions élevées. Des tensions hautes et très hautes allant jusqu'à 1 150 kV sont utilisées. L'ensemble du réseau électrique européen totalise une longueur d'environ 1,8 million de kilomètre.

L'enjeu d'un disjoncteur

Indépendamment de sa position dans le réseau, le disjoncteur a deux fonctions : l'activation quotidienne des lignes au service normal et la coupure de l'alimentation électrique en cas de surcharge ou de court-circuit. Un disjoncteur est un dispositif mécanique de protection et doit pouvoir "maîtriser" des puissances de plusieurs GVa en une fraction de seconde. La coupure de courant conduit, au moins pendant un court instant, à un amorçage de tension entre les deux contacts à chaque commutateur et une décharge de gaz autonome se forme, appelée l'arc électrique. Les arcs présentent une énorme énergie. En cas de températures supérieures à 50 000 °C et d'un volume inférieur à un litre, des ponts allant jusqu'à 100 MPa peuvent se produire. Le gaz ionisé (plasma) ne conduit pas seulement le courant, mais réduit également la durée de vie des composants. Le commutateur peut également être démoli en cas de forts courants. Les disjoncteurs sont conçus de sorte à libérer l'arc correspondant lors de l'ouverture des contacts de commutation, rapidement et sans endommager le commutateur et à interrompre ainsi le flux de courant.

Avoir une longueur d'avance avec le bon partenaire technique

Une entreprise technologique leader à l'échelle mondiale recherchait la solution d’entraînement absolument fiable pour séparer rapidement les contacts métalliques lourds des disjoncteurs. L'entreprise de technique énergie a fini par trouver cette solution chez Eichenberger Gewinde AG. Le spécialiste suisse du filetage fournit depuis des décennies des solutions de vis qui se distinguent non seulement en matière de performance, de qualité et de fiabilité mais procurent également un avantage technologique important. Lorsqu'il est question de construction de composants d'entraînement spécifiquement intégrés, les clients du monde entier profitent des connaissances approfondies et de l'époustouflant potentiel de fabrication et de développement d'Eichenberger.

Le spécialiste du roulage de filets se concentre toujours sur l'échange constructif et basé sur les besoins avec ses partenaires. Tout l'art consiste d'une part à développer des solutions clients exceptionnelles et d'autre part à garantir des procédés de production performants et avancés. La réflexion vitale et orientée vers l'avenir est bien ancrée dans la culture d'entreprise d'Eichenberger. La structure d'entreprise idéale « en interne » signifie que le développement, la fabrication, l'assurance-qualité et une élaboration de prototypes agile, avec outils de filetage par roulage et usinage d'extrémités, sont proposés simultanément. Ceci afin de garantir une flexibilité et une souplesse remarquables. La grande expertise de qualité des collaborateurs est associée à un parc moderne de machines concordant. Ces facteurs permettent une grande progression, surtout en Suisse. Eichenberger se passionne pour l'élaboration permanente de solutions clients pratiques. Les formes de filets hors normes sont les missions recherchées.

Avantage du roulage des filets

Reconnaissant le potentiel de cette énergie, le fabricant de la technologie énergétique s'est appuyé sur les robustes vis à billes laminées à froid de Burg (Suisse), fabriquées en grande série en utilisant le processus de roulage des filets rentable. Lors du roulage des filets, les fibres longitudinales de la matière, contrairement au meulage, au fraisage ou au tournage, ne sont pas coupées mais déviées. Il en résulte une surface comprimée, lisse et extrêmement durable, indispensable pour une longue durée de vie de la vis. Les valeurs de rugosité autour de Rz 1.0 sur les flancs de filet et dans le rayon de la base ainsi qu'une sensibilité à l’entaille nettement réduite offrent également un grand avantage. Le coefficient de frottement par roulement s’élève de 0,003 à 0,001 pour les billes d’acier contre un frottement de glissement acier sur acier (graissé) de 0,1 à 0,05. Les excellentes propriétés de glissement de la vis à billes roulée à froid assurent un entraînement minimal et offrent une faible surface d'attaque par la saleté. Le roulement silencieux des billes devient alors un jeu d’enfant.

Fiabilité absolue

« Rarement nécessaire, mais très rapide »

Un court-circuit haute tension a atteint sa valeur maximale au bout de 5 millisecondes. Une coupure de courant suite à un court-circuit n'est heureusement que rarement nécessaire. Mais si cela se produit imprévu, la fiabilité absolue des éléments d’entraînement mécaniques est indispensable ! La vis à billes de type Carry garantit la plus grande sécurité de fonctionnement avec une immense capacité de performance (rendement > 0,9) et résistance. Carry prépare la procédure d'activation et de désactivation du disjoncteur à l'aide de ressorts hélicoïdaux. Deux bielles massives sont fermement reliées des deux côtés à l'écrou sur mesure, également appelé conducteur. Ces deux leviers mettent en mouvement les énormes chevilles à frapper à ressort, qui séparent les contacts métalliques extrêmement rapidement. En dépit des conditions climatiques les plus défavorables et des fortes différences de température, la vis Carry roulée à froid est résistante et remplit sa mission de manière absolument fiable, sans maintenance.

Les exigences spécifiques des clients pour la vis à billes avec interface client intégrée dans l'écrou se sont révélées « riches et variées ». Les plus grandes exigences ont porté sur la force axiale et sur la géométrie. Les aspects tribologiques tels que le frottement, l'usure et la lubrification ont été avancés comme des conditions préalables importantes à remplir. La tâche délicate consistant à adapter l'extérieur du corps de l'écrou aux exigences spécifiques de l'interface et aux conditions cinématiques s'est avérée particulièrement difficile. En raison de l'ensemble des exigences, différentes dimensions de la vis à billes Carry, composée de la vis roulée à froid et de l'écrou conducteur spécifique, ont été développées pour une utilisation dans le monde entier.

Quand la fiabilité et les bénéfices du client ne relèvent pas du hasard

La flexibilité des éléments fonctionnels mécaniques-dynamiques contribue considérablement au succès des projets dans la technique d'entraînement. La conclusion déterminante étant de devoir « développer » la qualité et la fiabilité dans un produit. Les systèmes de contrôle haute technologie d'Eichenberger Gewinde AG sont donc indispensables dans de nombreuses phases de développement des produits. Ce n'est que lorsque les vis, les écrous, les billes et la lubrification fonctionnent parfaitement ensemble que les exigences les plus élevées peuvent être satisfaites. En raison des faibles tolérances pour le couple, le jeu axial et la concentricité, un contrôle intégral est effectué sur un banc d'essai spécial. Les exigences les plus strictes, relatives par exemple à la traçabilité complète, ne sont pas un décret uniquement dans l'automatisation, l'industrie automobile ou médicale. Sur demande, Eichenberger peut facilement transférer des références de données vers la vis coulissante ou à billes en utilisant un marquage laser permanent comme code de matrice de données. Il s'agit aujourd'hui d’avancées technologiques et de densités de puissances accrues, avec une tendance à la baisse des coûts d’investissement. Quand l’inventeur du produit est également son fabricant le plus compétent, les avantages sont évidents.

Portez la vis 14x4 millimètre de boule
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