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Deux en un : les solutions OCT pour les câbles de servomoteurs et de moteurs

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Solutions sur mesure à câble unique pour les câbles de servomoteurs et de moteurs

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Compte tenu du volume croissant de données dans les domaines de l'automatisation et de la technologie d'entraînement, la tendance s'éloigne des câbles de retour et de résolveur classiques pour s'orienter vers la technologie dite « One Cable Technology » (OCT). La conception des câbles doit toutefois répondre à des exigences particulières afin de garantir une transmission sans interférences et protégée contre les perturbations électromagnétiques.

Les câbles OCT peuvent être conçus pour une puissance pulsée allant jusqu’à 16 kHz, disposent d’un double blindage CEM et garantissent une transmission à faibles pertes, même sur de longues distances, grâce à leur conception symétrique.

Ces dernières années, l’utilisation de servomoteurs dans l’automatisation industrielle a considérablement augmenté, en particulier dans des secteurs tels que la transformation des métaux, des plastiques et du bois. Ces systèmes d’entraînement nécessitent une alimentation électrique fiable ainsi que l’enregistrement en continu de données de fonctionnement telles que l’angle, la vitesse et la température. Le câblage classique des moteurs et des servomoteurs nécessite deux fiches, des connecteurs et des raccords, en plus d’un câble pour l’alimentation et d’un autre pour le retour d’information. Cela double la quantité de matériel et le travail d’installation, entraîne des coûts plus élevés et nécessite davantage d’espace.
Alors que l’espace d’installation se raréfie en raison de la miniaturisation des moteurs et de la forte densité d’intégration dans les armoires électriques, les débits de transmission pour la commande automatisée des machines et des systèmes augmentent considérablement dans le cadre de l’Industrie 4.0. Les solutions hybrides, qui regroupent non seulement les câbles d’alimentation et de commande, mais aussi le signal de rétroaction dans un seul câble, constituent une alternative économique et peu encombrante.
Afin de pouvoir réguler et contrôler toutes les données machine pertinentes, les variables manipulées et les valeurs de processus, le câblage doit garantir une transmission fiable en temps réel de l’ordre du gigabit, même sur de longues distances. C’est pourquoi ces solutions hybrides à câble unique nécessitent une conception extrêmement résistante aux interférences, protégée par un double blindage CEM.

Effets perturbateurs potentiels
L’un des défis particuliers dans ce domaine consiste à éviter les réflexions parasites, qui peuvent notamment se produire sur des longueurs de câble importantes. De plus, une atténuation excessive peut réduire le niveau du signal et nuire à la fiabilité du traitement du signal. Une impédance caractéristique incorrecte constitue un troisième facteur de perturbation potentiel pour la transmission du signal. Dans le pire des cas, le signal d’origine et la réflexion peuvent se superposer, ce qui empêche le terminal d’évaluer le signal.

Différentes normes
Depuis l’introduction des câbles pour servomoteurs Hiperface DSL destinés à la transmission numérique du signal de retour, diverses solutions à câble unique intégrant un câble Ethernet se sont imposées. Il n’existe actuellement aucune norme uniforme pour la transmission des signaux, chaque fabricant de servomoteurs utilisant son propre protocole de communication. Avec notre câble de raccordement hybride à faible capacité de la série SL 875 C, nous proposons des solutions de câblage pour les normes SICK HIPERFACE DSL et HEIDENHAIN HMC6. Des adaptations à d’autres normes peuvent être réalisées sur cette base selon les besoins. La variante de modèle spécifiée pour HIPERFACE est disponible en standard en dix versions avec des diamètres extérieurs allant de 9,8 mm à 24,4 mm. De plus, la norme HEIDENHAIN prévoit quatre spécifications avec des diamètres allant de 10,8 mm à 15,4 mm.

Rayons de courbure serrés
Les câbles servo OCT, développés pour relier les variateurs de fréquence et les moteurs, simplifient la technique de raccordement, réduisent le poids des câbles et nécessitent moins d’espace d’installation dans la chaîne porte-câbles. Des gaines de câbles particulièrement robustes et résistantes à l’usure sont nécessaires pour garantir que les câbles soient suffisamment souples et stables afin de supporter en permanence des rayons de courbure serrés, même avec des sections de fil minimales allant jusqu’à AWG 30 – ce qui correspond à une section de fil de 0,057 mm². Un rayon de courbure minimal inférieur à 40 mm est nécessaire pour que les câbles de moteur hybrides soient également adaptés aux espaces d’installation en angle et aux goulottes étroites, et puissent être utilisés pour une installation fixe au sein d’une armoire de commande, par exemple. Pour les applications hautement dynamiques dans des chaînes porte-câbles, le rayon de courbure des solutions hybrides à câble unique ne doit pas dépasser dix fois le diamètre du câble.

Faibles valeurs de capacité
De plus, il faut tenir compte des valeurs de capacité liées à l’isolation des câbles servo, qui ont un effet de plus en plus marqué dans les variateurs de fréquence en raison de la montée en puissance des fronts de signal, tandis que la compensation doit être très compacte pour des raisons d’encombrement. Plus la capacité du câble à stocker de l’énergie est grande, moins d’énergie est transmise au moteur et plus l’effet de la tension d’onde de réflexion sur le moteur est néfaste. Afin d’obtenir une capacité aussi faible que possible, l’isolation classique en PVC a été remplacée par des matériaux isolants à faible capacité en PE ou en PP. De petites capacités de blindage supplémentaires garantissent une transmission par câble à faibles pertes. Cette solution évite aux utilisateurs d’atteindre les limites électriques du système de variateur en raison de mauvaises capacités de fonctionnement du câble.

Structure symétrique du câble
Pour une protection CEM optimale, les câbles de moteur et de servomoteur fabriqués par SAB Bröckskes sont dotés d’un double blindage composé d’un blindage tressé et d’un film PE laminé d’aluminium. Ce double blindage assure un fonctionnement sans interférences des convertisseurs de fréquence. Le toronnage symétrique avec un conducteur de protection divisé réduit le couplage inductif. De plus, une conception symétrique avec un troisième conducteur de protection offre de meilleures propriétés CEM à des niveaux de puissance élevés par rapport à une conception à quatre conducteurs. L'équilibrage des conducteurs sur toute la longueur du câble et une connexion radiale circulaire au niveau de la fiche sont essentiels pour garantir la symétrie. Alors que les câbles de moteur doivent toujours être mis à la terre des deux côtés, il convient de vérifier au cas par cas, pour les câbles de données, quelle méthode de mise à la terre entraîne le moins de couplage.