10 réponses à ce sujet

[pko2]

Bonjours a tous, je voudrait utiliser un moteur en tant que générateur pour alimenter une batterie avec une puissance de minimun 5W (5V 0,5A) quel sont les paramètres a prendre en compte pour faire ce choix ? résistance électromécanique ? bobinage ? 

Je veux utiliser un moteur CC pour avoir un courant continue.

A terme cette énergie sera pour recharger un smartphone après avoir bien sur réguler la tension.

Merci d'avance.

[Sandro]

Bonjour,

 

Je n'ai jamais utilisé "sérieusement" de moteurs en générateur, mais d'après mes souvenirs de mes cours (et une rapide recherche):

1) Il faut que tu connaisses tes paramètres d'entrée : la vitesse de rotation et le couple disponible. À ce stade, tu peux déjà vérifier si ton projet est réaliste ou pas. La puissance mécanique P_mec disponible (en W) est le couple C (en N.m) multiplié par la vitesse w (en rad/s). Dans un monde idéal, la puissance électrique générée serait égale à la puissance mécanique. En pratique, surtout pour un petit montage (et j'imagine que tu privilégie un cout raisonnable à un bon rendement), je dirais au pif un rendement entre 20% et 60% (encore moins si tu fais vraiment le bourrin coté méca, probablement un peu plus si tu prends du matos haut de gamme, de bon roulements à billes, ...). Si tu ne connais pas la vitesse de rotation et le couple, alors décris nous précisément l'origine de la puissance méca, et on pourra essayer de les approximer

2) Ton moteur (en mode moteur) doit supporter la vitesse et le couple que tu compte utiliser, avec de la marge

3) Un moteur avec une bonne documentation te donnera la relation entre la vitesse de rotation et la tension sans charge. En première approximation, la relation est linéaire : U=KE*w  (KE est souvent appelé "back EMF constant", U étant la "back EMF", ie la "force électromotrice inverse"). Attention aux unités (KE est souvent donné en V/rpm ou en mV/rpm). En fonction de ta vitesse de rotation et de la tension que tu souhaites, tu peux calculer la constante KE minimale qu'il te faut. Si jamais tu as un moteur qui ne te donne pas cette constante KE, alors tu peux l'approximer comme étant KE=U_nominal/w_vide (ie tension nominale divisé par la vitesse de rotation sans charge; attention aux unités)

4) tu vérifie que pour faire tourner le moteur à la vitesse souhaité, tu as assez de couple.

5) un moteur a une résistance interne, qui te fera chuter ta tension quand tu tire du courant (plus elle est faible, mieux c'est). Vérifie que la chute de tension reste accceptable

6) si vraiment tu ne trouves pas de moteurs adaptés, alors tu peux envisager un moteur avec un petit réducteur : par contre, tu perds beaucoup en rendement, et si la réduction est trop importante tu peux même être dans l'impossibilité de faire tourner ton moteur.

 

Globalement, n'hésites pas à surdimensionner.

 

Si tu as besoins de plus d'aide, alors il vas nous falloir des données plus détaillées sur le montage que tu veux faire

[pko2]

Merci de t'as réponse.

la source de la rotation du  moteur serait la roue d,'un vélo (a la façon d'une dynamo). D'aprés mes calcul pour un vélo qui irait a 15km le roue ferait environ 128 tr/min et comme je voudrais utiliser un galet de 2cm de diametre ( je peux bien sur changer son diametre si on ne peu faire autrement ou si cela simplifie grandement le tout) celui-ci ferait a cette vitesse 3964tr/min.

Pour le couple il varie en fonction des vitesses du vélo je ne sais donc pas comment le calculer dans cette configuration es-il absolument nécessaire de l'avoir ? 

J'utilise un moteur car j'ai lu sur un autre forum qu'ils avaient un bon rendement quand ont les utilisaient en générateur mais comme ça n'as pas l'aire d'être le cas je me demande quelle sont les autres solutions, j'ai chercher du coter des dynamos de velo et autre mais je ne trouvais sur le commerce que des model 5v 6W ce qui avec les perte du au circuit derrière ne permet pas de recharger un smartphone

Je pense qu'un réducteur ne serait pas adapter au projet avec les choc et surtout que la baisse du rendement serait un réel problème

Dans l'équation du 3 le w représente la vitesse en rad/s ?

en bref j'ai opter pour les moteurs en depit de trouver autre chose si une autre solution s'offre a moi je suis preneur !

[Sandro]

Bonjour,

donc si je comprends bien, tu compte pédaler pour produire l'électricité. Est-ce que c'est en mode vélo d'appartement (ie toute la puissance peut être transformée en électricité), ou tu comptes monter ça sur un vélo de route (dans quel cas, comme pour la dynamo, le but est que tu ne remarques pas vraiment l'effort supplémentaire).

 

Pour la vitesse, c'est bien que tu ait une vitesse élevée, vue que la plupart des moteurs sont conçu pour des vitesses élevées.

Pour le couple, il n'est pas necessaire de connaitre le couple total disponible, juste de vérifier ce que tu peux raisonnablement te permettre de "prendre" (en particulier, si tu montes ça sur un vélo de route, ce qui compte, c'est pas le couple global (sinon tu n'avancerais presque plus), mais le couple que tu es prêt à sacrifier pour générer l'électricité).

 

Pour le rendement, le rendement du moteur lui même est assez bon si tu en prends un de qualité et sans réducteur.  Après, tu as les pertes tout autour (transmission du pédalier à la roue puis à l'axe du moteur, pertes dans les roulements, régulation 5V, ... ). D'où le fait que je pense qu'il faut compter sur 40 à 80% de pertes au total. Mais remplacer le moteur par une dynamo ou un autre système ne changera quasiment rien. Il faut juste prendre en compte ce facteur pour dimensionner ton système (et si le rendement est important pour toi, alors soigner ton montage méca et le choix du régulateur 5V).

 

Pour le point 3, w est bien la vitesse de rotation. En système international, c'est des rad/s. Mais en pratique, il faut que tu fasses attention d'utiliser une unité cohérente avec KE. Si KE est donné en V/rpm, alors soit tu convertis KE en V/(rad/s), soit tu utilises la vitesse en rpm

 

[pko2]

l'idée serait de mettre le dispositif sur un vélo qui avance pour que le tout soit utilisable au quotidien.

si je comprend bien que je prenne un moteur ou autre le rendement sera le même?

 

Pour dimensionner mon moteur il me suffit  alors de trouver le KE "idéal" et une vitesse en rpm quand le moteur tourne en mode moteur qui est plus ou moins le même que celle de mon gallet quand le moteur est en mode générateur

 

Du point de vu rendement moteur j'ai lu que en mode générateur cela avoisinais les 80% imaginons que j'ai un moteur 12v 4000rpm et que je le fasse tourner a 4000rpm j'aurai donc du 12v - 20% soit du 9,6 ? ou c'est plus compliquer que ça?

 

La question peut sembler un peu idiote mais au niveau de l'intensité que se passe t'il ?

[Sandro]

si je comprend bien que je prenne un moteur ou autre le rendement sera le même?

Pas tout à fait, mais tant que tu ne prends pas un moteur à 3€, je penses que tu aura plus ou moins le même rendement (à 10% près). Je penses que le plus gros des pertes sera ailleurs (transmission mécanique et régulateur de tension).

 

 

Pour dimensionner mon moteur il me suffit  alors de trouver le KE "idéal" et une vitesse en rpm quand le moteur tourne en mode moteur qui est plus ou moins le même que celle de mon gallet quand le moteur est en mode générateur

Il faut en effet un moteur avec un KE "idéal" qui te permet d'avoir une tension raisonnable quand le galet tourne à la vitesse "normale". Par contre, parfois, tu vas rouler beaucoup plus vite que la vitesse normale, du coup, tu auras une tension beaucoup plus élevée. Si tu prends un moteur 12V 4000rpm (que tu fais à 15km/h), mais que tu descends une pente raide à 45km/h, alors tu aura 36V! donc tu vas crammer ton moteur.

 

Il faut donc choisir un moteur avec une tension élevée (24V ou 48V), et une vitesse suppérieure à la vitesse maximale que tu fera un jour en descente. Disons par exemple 36V 1200rpm (ie tu dépassera jamais les 45km/h).

En forte descente, tu aura pas loin de 36V. En vitesse "normale" (4000rpm) tu aura 12V. En montée, tu aura peut-être 9V. Il te faudra donc un convertisseur DC/DC qui accepte des tensions entre 9 et 36V au minimum.

 

La tension ne dépend pas vraiment du rendement (il n'y a que la résistance interne qui la fait chuter).

 

Le rendement, c'est la puissance électrique divisé par la puissance mécanique. Par exemple, un rendement du moteur de 80% signifie que si tu utilises 10W mécaniques, tu obtiens 8W électriques. Pour le système complet, si le rendement est 50%, ça veut dire que si tu pédales (en mode vélo d'appartement) 10W, tu chargera ton portable à 5W (si tu es sur route, alors il faudra pédaler 10W de plus que ce qu'il te faut pour avancer pour compenser la charge de ton portable). Donc un moteur avec un mauvais rendement, ça veut surtout dire qu'il faudra pédaler plus fort pour obtenir la même puissance électrique.

 

 

Pour l'intensité, dans un monde idéal (pas de résistance interne), tu en obtiens "autant que tu veux" (plus précisément, autant que ta charge en consomme à la tension donnée), mais la puissance mécanique nécessaire augmente proportionnellement au courant. Pour caricaturer, si tu branches une petite LED, tu ne sentira presque pas ton moteur, si tu branches une bouilloire, tu aura du mal à avancer. Dans la pratique, si tu n'as pas assez de couple pour maintenir la vitesse, alors la vitesse diminue, donc le courant aussi, et tu trouves un équilibre (où tu chargera moins vite ton portable)
 

[pko2]

salut pardon pour ma réponse tardive je n'ai pas eu le temps pour travailler sur ce projet ces derniers jour.

Merci beaucoup pour t'es réponses je pense que j'ai tout ce qui me faut pour dimentionné mon moteur !  

 

 une dernière choses du coup le l'intensité de sortie de mon moteur sera "juste" l'intensité demander par le portable ? Donc plus le téléphone demande de courant plus il y a d'opposition a la rotation du moteur ?

[Sandro]

Salut,
 

Toute la puissance électrique produite dans le moteur doit aller quelque part : sauf les pertes du convertisseur, elle ira dans le portable. A noter que grace au régulateur, la tension vue par le portable est stabilisée, donc le courant vu par le portable sera fixé (dans la limite de la puissance disponible).

Donc tout le courant du moteur ira dans le système {convertisseur + portable}. En rechanche, le convertisseur n'aura pas le même courant en sortie qu'en entrée (mais au pertes près aura la même tension en entrée qu'en sortie). Si par exemple tu as 10V 1A avant le régulateur, s'il est idéal, tu aura 5V 2A après.

 

Mais en effet, dans un monde idéal, tu n'aura que l'énergie effectivement consommée qui te freine (ie, si ton portable est plein, ça ne te freine plus). En pratique, tu aura en plus les pertes électriques (un convertisseur à une petite consommation propre), et les pertes mécaniques (probablement plus importantes) : tu gardera donc un petit freinage en permanance, même si tu ne charges rien

[pko2]

Ok merci beaucoup

en fin de compte dans un monde idéal ( sans perte) si je rentre par exemple 5 w dans mon régulateur sous la "forme" 10v 1A et que j'ai un régulateur 5 volt j'aurais en sortie 5v 2A soit toujours la même puissance : 5W ( sans compter les pertes et la consomation du régulateur) 

 

La puissance reste toujours la même c'est juste que le courant varie en fonction de la tension fixer pour conserver la même puissance ?

[Sandro]

C'est ça, enfin mis à part que 10V*1A=10W et 5V*2A=10W (alors que tu écris 5W)

[pko2]

Ok ça marche super merci pour toute tes réponses ça m'as beaucoup aidé !