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 Caractéristique en charge d'un alternateur synchrone

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Olive51



Nombre de messages : 3
Date d'inscription : 02/05/2016
Age : 23
Localisation : Reims

MessageSujet: Caractéristique en charge d'un alternateur synchrone   Lun 2 Mai 2016 - 16:12

Bonjour à tous,

Je souhaite réaliser un groupe éléctrogène modèle réduit constitué d'une machine synchrone brushless (aimants permanents) entrainée par un petit moteur thermique (à définir).
La MS sera un moteur de modélisme. Elle sera reliée à un redresseur triphasé. De là, j'utiliserai la sortie redressée continue pour charger une batterie.

J'ai trouvé pas mal d'informations pour caractériser une machine synchrone :
Mesure de la force electromotrice par essai à vide
Mesure de la réactance synchrone par essai en court circuit

En revanche, je n'arrive pas à trouver comment déterminer, de manière générale, le courant maximum que peut débiter l'alternateur lorsqu'il est relié à une charge.
S'agit-t-il du courant consommé à vide ?
Si nous prenons ce moteur (c'est un exemple). Peut-on trouver ces informations directement des caractéristiques fournies ? : [www].hobbyking.com/hobbyking/store/__17987__Turnigy_RotoMax_50cc_Size_Brushless_Outrunner_Motor.html

Attention, ma contrainte principale est la masse (max environ 3kg) et encombrement de l'ensemble. C'est pour cette raison que je ne peux pas prendre un alternateur tout fabriqué de voiture.

J'espère que mes questions sont assez précises. Si ce n'est pas le cas, n'hésitez pas à me demander.

Par avance merci,

Olivier
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Le Loup Blanc
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Nombre de messages : 3650
Date d'inscription : 23/11/2008

MessageSujet: Re: Caractéristique en charge d'un alternateur synchrone   Lun 2 Mai 2016 - 21:45

Bonjour

Beau projet, mais dans quel cadre ..... personnel pour te sensibiliser aux problèmes, ou dans le cadre d'un projet scolaire .... donc rigoureux .

Tu tombes sur deux problèmes :
- Un  moteur synchrone brusless fera en général un mauvais générateur, car il n'est pas conçu pour celà (contrairement à sa fonction moteur qui lui permet de forts couples, avec une grande dynamique de vitesse).
- Sa charge sur un redresseur débouchant raccordé à un accumulateur en fera par nature, un système non linéaire, avec la présence d'harmoniques .... donc différend d'une charge conventionnelle sur circuit RLC.
- Par ailleurs, il te faudra optimiser le transfert d'énergie en fonction du besoin de la batterie, donc utiliser au minimum un régulateur de charge, et de façon plus adaptée, un convertisseur MPPT.

Donc, il te faut commencer par faire un schéma de ton système projeté, et commencer son dimensionnement.

Possèdes-tu ce moteur, et as-tu pu commencer à le caractériser , comme tu l'indiquais par les deux essais cités.

Quant à ta question posée, s'il s'agit d'une charge fixe (de type RLC), tu n'as aucun problème pour la prédéterminer par calcul de quelques points. Celà te donnera effectivement une idée des points de fonctionnement de ta machine. A toi, ensuite, d'adapter la charge pour te trouver dans une zone intéressante.

A noter aussi, que tu peux jouer sur sa vitesse de rotation (moteur thermique, réducteur/multiplicateur de vitesse mécanique) pour avoir d'autres courbes intéressantes.
Mais pour chaque vitesse de rotation, il te faudra relever ses deux caractéristiques (car fréquence différentes, donc comportement différend).
Et donc de dégrossir et recentrer ton projet (en terme de puissance et d'énergie).

Tu pourras compléter tes limites par un essais en charge sur la vitesse retenue, pour retenir la charge maxi de ta machine, charge qui sera certainement limitée par son comportement thermique .... ce qui définira son point de charge maxi.

Bref, voilà ma vue de ton projet ....
Mais je suis quand même surpris de ta question .... Celà me parait pourtant assez simple puisqu'il s'agit d'une machine à aimants permanent (donc pas de notion d'excitation variable).
Peut-être ce document te mettra sur la voie ....
document basique
A noter que les résultats d'essais de ta machine : vit rotation, tension à vide, Impédance synchrone seraient intéressants.

Cordialement

_________________
Un travail bien préparé est déjà à moitié réalisé ....
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Olive51



Nombre de messages : 3
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Age : 23
Localisation : Reims

MessageSujet: Re: Caractéristique en charge d'un alternateur synchrone   Mar 10 Mai 2016 - 12:31

Merci pour ta réponse très intéressante, et désolé de ne répondre que maintenant.

Il s'agit d'un projet personnel mais avec les exigences du "scolaire" car j'aime maîtriser ce que je manipule (et c'est en cohérence avec mes études, donc...).

En réalité j'ai mal précisé le cahier des charges.
Je souhaite réaliser un banc d'essai permettant la recharge d'une batterie LIPO. Si cela est concluant, j'envisage de transporter cet petit groupe electrogène sur un multirotor, mais là, la masse de l'ensemble devient problématique. L'idée n'est pas d'être entièrement dépendant de l'apport d'énergie du groupe, mais simplement d'augmenter l'autonomie du multirotor (--> imaginer la batterie comme une sorte de réservoir troué qu'on remplirait par au dessus)

J'ai donc estimé mon besoin à environ 500W (le drone consomme environ 1500W, c'est une belle bête).
Je n'ai pour l'instant pas de matériel mais je dispose d'un petit budget.
Ma démarche consiste donc à dimensionner le moteur synchrone (brushless ou non ?) pour être sûr qu'il pourra m'apporter ce que je souhaite, puis de trouver le moteur thermique adéquate. Il y a un large choix de gamme de moteurs dans le matériel de modélisme (à encombrement et poids réduits), c'est pour cette raison que je m'étais orienté sur cela.
Dimensionner le synchrone et quelles caractéristiques regarder sur les données constructeur (peu d'informations pour les moteurs de modélisme) pour répondre à mon besoin, je n'arrive pas encore à savoir.

En revanche, j'ai réalisé un petit banc avec du matériel et des petits moteurs dont je dispose.

C'est très "amateur" mais cela permet de faire quelques manipulations pour ce moteur.
A gauche, le moteur simule donc le thermique et à droite, c'est le même synchrone en fonctionnement alternateur.
Ces deux moteurs sont identiques, cela me permettra également, j'imagine, d'obtenir le rendement de l'ensemble.

Pour le moteur cobaye, il s'agit d'un synchrone brushless d'un kv de 380 tr/min/V
- J'obtiens une tension à vide entre deux phases de 10,8V à vitesse de rotation maximum (on peut certainement en déduire la vitesse par le Kv? Mais je ne sais pas s'il s'applique pour la tension simple ou composée). Je vais établir une courbe pour la tension à vide en fonction de la vitesse (en % pour le moment).
- La résistance entre 2 enroulement est de 1,8Ohms. Mais mon multimètre ne doit pas être très précis, il faudrait que je fasse la mesure par méthode ampèremétrique avec une alim stabilisée.
- Je ne sais pour quelle raison, mais impossible d'obtenir le courant Icc en court-circuit avec mon multimètre...

Une petite photo pour illustrer :

J'ai mis un wattmètre en entrée du moteur pour connaitre la consommation à vide. Il ne fonctionne qu'en continu, il m'est donc impossible pour l'instant de le brancher en sortie de l'alternateur. J'attends un redresseur double alternance d'ici demain ou après demain.


Le plus gros problème, comme tu l'as évoqué, est qu'il s'agit d'une charge non de type RLC. Il faudra intégrer un régulateur et pourquoi pas effectivement un MPPT (mais à quel coût?). Cela pose aussi la question de la recharge de la batterie pendant son utilisation. Je reconnais ne pas vraiment maîtriser cet aspect. Mais je ne pense pas que ce soit la priorité pour le moment, je préfère procéder par étape.


Merci

Olivier
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MessageSujet: Re: Caractéristique en charge d'un alternateur synchrone   Aujourd'hui à 8:50

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