1.3 Enjeux modernes de l’électrodynamique
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Soulignons que la démarche d’électrification progressive des commandes de vol,
inaugurée dans le domaine civil sur le Concorde et largement développée depuis, a
trouvé un certain aboutissement avec le développement des actionneurs de gouverne
à puissance électrique
(1) . Comme l’illustre la figure 1.7, l’intégration fonctionnelle
qui caractérise ce type de technologie (la source et la réserve de pression, de même
que l’électronique de pilotage, sont intégrées dans le volume offert) permet d’accéder
à des dispositifs relativement performants à l’échelle du système global dans lequel
ils s’insèrent.
1.3.3 Les nouveaux défis de l’électrodynamique appliquée
Si les progrès de l’électromécanique apparaissent de nos jours comme relativement
discrets, à l’abri des battages médiatiques qui rythment la vie de sujets plus spectaculaires, ses retombées n’en sont pas moins stratégiques, tant au plan industriel que par
ses implications croissantes dans notre univers quotidien. En outre, de nouveaux défis
s’annoncent aujourd’hui qui justifient pleinement l’effort de recherche scientifique et
technologique déployé dans le domaine de l’électrodynamique appliquée. Sans chercher ici à en développer une prospective exhaustive, on peut néanmoins cerner ses
principaux enjeux au travers de quelques exemples.
S’agissant tout d’abord des aspects énergétiques, l’implication des convertisseurs
électromécaniques au coeur des systèmes de production et de transformation de
l’électricité laisse entrevoir un gisement d’économies d’énergie appréciable, et cela
malgré les niveaux déjà très élevés de rendement de conversion qui caractérisent ces
dispositifs. Des études ont ainsi montré que 30 à 50 % de l’électricité consommée
par les moteurs industriels pouvaient être économisés grâce à un pilotage et un suivi
optimisés, ainsi que par la mise en oeuvre de technologies plus performantes. Dans
le cas du transport ferroviaire à grande vitesse par exemple, l’usage de moteurs de
traction à aimants permanents à commutation électronique, dont le rendement (de
l’ordre de 97 %) est supérieur de 2 à 3 % à celui des moteurs équipant les versions
actuelles du TGV
(2) , correspondrait à une économie se chiffrant en centaines de kWh
à l’échelle de la rame sur un trajet de référence. De plus, dans la gamme de taille
concernée, l’économie de masse au niveau des moteurs est de l’ordre de 25 %
(3) ,
(1) Dans le cas des commandes de vol électriques classiques, les gouvernes sont actionnées à l’aide d’un
vérin hydraulique piloté par une servo-valve à commande électrique recevant ces ordres d’un calculateur. Les
technologies d’actionneurs à puissance électrique de type électrohydrostatiques (EHA) ou électromécaniques
(EMA) permettent d’envisager de nouvelles architectures de commande de vol au sein desquelles les circuits
hydrauliques de puissance laissent avantageusement la place à des réseaux d’alimentation électrique. Notons
que ce remplacement ne concerne pas nécessairement l’ensemble des circuits hydrauliques mis en jeu (généralement au nombre de 3 sur un avion de transport civil), ce qui permet alors de tirer profit d’une architecture
« hybride » (cas de la stratégie adoptée sur l’Airbus A380).
(2) Équipée de moteurs synchrones à inducteur bobiné (« TGV-A » ou « TGV-Réseau ») ou de moteurs à
induction (« TGV-Transmanche »), une rame de TGV comporte de 8 à 12 moteurs dont la puissance unitaire
est de l’ordre de 1 MW (à 4 000 tr.min −1 ).
(3) Un moteur de traction à aimant permanent développant une puissance de 700 kW à 4 500 tr.min −1 pèse
environ 700 kg.
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Soulignons que la démarche d’électrification progressive des commandes de vol,
inaugurée dans le domaine civil sur le Concorde et largement développée depuis, a
trouvé un certain aboutissement avec le développement des actionneurs de gouverne
à puissance électrique
(1) . Comme l’illustre la figure 1.7, l’intégration fonctionnelle
qui caractérise ce type de technologie (la source et la réserve de pression, de même
que l’électronique de pilotage, sont intégrées dans le volume offert) permet d’accéder
à des dispositifs relativement performants à l’échelle du système global dans lequel
ils s’insèrent.
1.3.3 Les nouveaux défis de l’électrodynamique appliquée
Si les progrès de l’électromécanique apparaissent de nos jours comme relativement
discrets, à l’abri des battages médiatiques qui rythment la vie de sujets plus spectaculaires, ses retombées n’en sont pas moins stratégiques, tant au plan industriel que par
ses implications croissantes dans notre univers quotidien. En outre, de nouveaux défis
s’annoncent aujourd’hui qui justifient pleinement l’effort de recherche scientifique et
technologique déployé dans le domaine de l’électrodynamique appliquée. Sans chercher ici à en développer une prospective exhaustive, on peut néanmoins cerner ses
principaux enjeux au travers de quelques exemples.
S’agissant tout d’abord des aspects énergétiques, l’implication des convertisseurs
électromécaniques au coeur des systèmes de production et de transformation de
l’électricité laisse entrevoir un gisement d’économies d’énergie appréciable, et cela
malgré les niveaux déjà très élevés de rendement de conversion qui caractérisent ces
dispositifs. Des études ont ainsi montré que 30 à 50 % de l’électricité consommée
par les moteurs industriels pouvaient être économisés grâce à un pilotage et un suivi
optimisés, ainsi que par la mise en oeuvre de technologies plus performantes. Dans
le cas du transport ferroviaire à grande vitesse par exemple, l’usage de moteurs de
traction à aimants permanents à commutation électronique, dont le rendement (de
l’ordre de 97 %) est supérieur de 2 à 3 % à celui des moteurs équipant les versions
actuelles du TGV
(2) , correspondrait à une économie se chiffrant en centaines de kWh
à l’échelle de la rame sur un trajet de référence. De plus, dans la gamme de taille
concernée, l’économie de masse au niveau des moteurs est de l’ordre de 25 %
(3) ,
(1) Dans le cas des commandes de vol électriques classiques, les gouvernes sont actionnées à l’aide d’un
vérin hydraulique piloté par une servo-valve à commande électrique recevant ces ordres d’un calculateur. Les
technologies d’actionneurs à puissance électrique de type électrohydrostatiques (EHA) ou électromécaniques
(EMA) permettent d’envisager de nouvelles architectures de commande de vol au sein desquelles les circuits
hydrauliques de puissance laissent avantageusement la place à des réseaux d’alimentation électrique. Notons
que ce remplacement ne concerne pas nécessairement l’ensemble des circuits hydrauliques mis en jeu (généralement au nombre de 3 sur un avion de transport civil), ce qui permet alors de tirer profit d’une architecture
« hybride » (cas de la stratégie adoptée sur l’Airbus A380).
(2) Équipée de moteurs synchrones à inducteur bobiné (« TGV-A » ou « TGV-Réseau ») ou de moteurs à
induction (« TGV-Transmanche »), une rame de TGV comporte de 8 à 12 moteurs dont la puissance unitaire
est de l’ordre de 1 MW (à 4 000 tr.min −1 ).
(3) Un moteur de traction à aimant permanent développant une puissance de 700 kW à 4 500 tr.min −1 pèse
environ 700 kg.