Conception d’une Bobineuse automatique de transformateur monophasé

Abstract

Ce mémoire porte sur la conception et la réalisation d’une bobineuse automatique destinée à la fabrication de transformateurs monophasés. L’objectif principal est de développer un système automatisé capable d’assurer un enroulement précis, régulier et reproductible des bobines, tout en réduisant le temps de production, l’effort humain et les erreurs liées au bobinage manuel. La première partie du travail est consacrée à une étude théorique des transformateurs monophasés, incluant leur principe de fonctionnement, les types d’enroulements, les contraintes mécaniques et électriques, ainsi que les paramètres influençant la qualité du bobinage (tension du fil, pas d’enroulement, vitesse de rotation et nombre de spires). La seconde partie traite de la conception mécanique de la bobineuse automatique, comprenant le choix des matériaux, la structure du châssis, le système de guidage du fil et le mécanisme de rotation du mandrin. Une attention particulière est portée à la robustesse, à la précision du déplacement linéaire et à l’adaptabilité du système à différents types et dimensions de transformateurs. Enfin, La troisième partie est dédiée à la conception du système électrique et électronique de commande, basée sur l’utilisation de moteurs pas à pas, de drivers de puissance et d’un contrôleur programmable. Un algorithme de commande est développé afin de synchroniser la rotation du mandrin avec le déplacement du guide-fil, permettant un enroulement uniforme et contrôlé. Une interface utilisateur simple est également proposée pour le réglage des paramètres de bobinage. Ce travail constitue ainsi une contribution pratique à l’automatisation des procédés de fabrication des transformateurs monophasés et ouvre des perspectives d’amélioration vers des systèmes plus intelligents et polyvalents.

تركز هذه الأطروحة على تصميم وبناء آلة لف أوتوماتيكية لتصنيع محولات أحادية الطور. والهدف الرئيسي هو تطوير نظام آلي قادر على ضمان لف دقيق ومتسق وقابل للتكرار للملفات، مع تقليل وقت الإنتاج والجهد البشري والأخطاء المرتبطة باللف اليدوي.يُخصص الجزء الأول من العمل لدراسة نظرية للمحولات أحادية الطور، بما في ذلك مبدأ تشغيلها، وأنواع اللف، والقيود الميكانيكية والكهربائية، والمعايير المؤثرة على جودة اللف (شد السلك، وخطوة اللف، وسرعة الدوران، وعدد اللفات

).يتناول الجزء الثاني التصميم الميكانيكي لآلة اللف الأوتوماتيكية، بما في ذلك اختيار المواد، وهيكل الإطار، ونظام توجيه السلك، وآلية دوران المغزل. ويُولي اهتمام خاص لمتانة النظام ودقة حركته الخطية

وقابليته للتكيف مع مختلف أنواع وأحجام المحولات.وأخيرًا، يُخصص الجزء الثالث لتصميم نظام التحكم الكهربائي والإلكتروني، بالاعتماد على استخدام محركات الخطوة، ومحركات الطاقة، ووحدة تحكم قابلة للبرمجة. تم تطوير خوارزمية تحكم لمزامنة دوران المغزل مع حركة موجه السلك، مما يتيح لفًا منتظمًا ومتحكمًا فيه. كما تم توفير واجهة مستخدم بسيطة لضبط معايير اللف.وبذلك، يُعد هذا العمل إضافة عملية لأتمتة عمليات تصنيع محولات أحادية الطور، ويفتح آفاقًا للتحسين نحو أنظمة أكثر ذكاءً وتعددًا في الاستخدامات.

This thesis focuses on the design and construction of an automatic winding machine for manufacturing single-phase transformers. The main objective is to develop an automated system capable of ensuring precise, consistent, and reproducible coil winding, while reducing production time, human effort, and errors associated with manual winding. The first part of the work is devoted to a theoretical study of single-phase transformers, including their operating principle, winding types, mechanical and electrical constraints, and parameters influencing winding quality (wire tension, winding pitch, rotation speed, and number of turns). The second part deals with the mechanical design of the automatic winding machine, including the choice of materials, the frame structure, the wire guidance system, and the mandrel rotation mechanism. Particular attention is paid to the robustness, precision of linear movement, and adaptability of the system to different types and sizes of transformers. Finally, the third part is dedicated to the design of the electrical and electronic control system, based on the use of stepper motors, power drivers, and a programmable controller. A control algorithm is developed to synchronize the rotation of the spindle with the movement of the wire guide, enabling uniform and controlled winding. A simple user interface is also provided for adjusting the winding parameters. This work thus constitutes a practical contribution to the automation of single-phase transformer manufacturing processes and opens up avenues for improvement towards smarter and more versatile systems.

Les mots clés : Bobineuse Transformateur Bobineuse automatique Bobinage de transformateur Moteur pas a pas Microcontrôleur