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21 mars 2010 7 21 /03 /mars /2010 00:00

Les articles décrivant l'aspect théorique donnent les formules de calcul (Théorie du moteur électrique brushless ), j'ai voulu ici visualiser le résultat sous la forme de courbes

 

Le moteur caractérisé ici a les caractéristiques suivantes :

  •  Io = 1,6 Ampère
  • Kv = 1500 tours/mn/volt
  • Ri = 0,03 ohm

Dans un premier temps j'ai tracé les courbes dans le cas ou on est gaz à fond avec une tension d'entrée constante. Cela ne correspond pas du tout à ce qui se passe en réalité, mais c'est ce qui est généralement indiqué comme données de référence par les fabriquants de moteur (qui ne donnent généralement pas la courbe mais la valeur de rendement maximum) ou la littérature. Dans le cas présent la tension est de 14 volts, ce qui correspnd approximativement à la tension d'un pack lipo 4S sour 20 ampères.

 

rendement moteur

 

 

On voit que le rendement part de 0, pour une intensité nulle. Il reste nul jusqu'à ce que l'intensité atteigne Io. Puis il monte jusuq'à un maximum, et redescend ensuite juqu'à devenir nul à un intensité qui correspond à l'intensité de blocage. Dans la pratique, en cas de blocage si le controleur n'est pas équipé d'une sécurité il est fort probable que le controleur comme le moteur subiront des dégats irréversibles.

 

La puissance monte également jusqu'à atteindre un maximum, puis redescend pour s'annuler lorsque l'intensité atteint l'intensité de blocage. On note que sur un modèle de type usuel cette puissance maximum ne sera jamais atteinte (coupure controleur ou dégradation irréversible de celui-ci et du moteur), l'intensité à puissance maximum étant de 250 ampères environ.

 

Dans le graphe de gauche on a un zoom sur la zone d'utilisation d'un trainer ou d'un hélico classe 500 ou d'un avion de moins de 2kg environ. J'ai tracé sur ce graphique la variation de la vitesse moteur, qui passe d'environ 17000 tours/mn pour I=0 (pas de charge) à 15000 tours/mn pour 50 ampères.

 

 

 
Dans la réalité, la tension en entrée de controleur n'est pas constante. D'une part la tension de chaque élément baisse quand l'intensité augmente, et d'autre part il faut prendre en compte les pertes par effet joule dans les fils, les connecteurs 'y compris ceux entre éléments dans le pack), le controleur, etc.... Tout cela peut être simulé dans le calcul en prenant en compte une résistance globale égale à la somme de toutes les résistances de ces différents éléments.

J'ai estimé tout ça à environ 70 mohms, valeur confirmée par l'expérience. La tension sans charge est ici de 15,6 volts. Elle évolue selon la loi U = E - R*I .

 

 

 rendement global

 

 

On voit que les courbes ont globalement la même forme. Toutefois :

  • l'intensité de blocage est cette fois-ci beaucoup plus faible
  • L'intensité à puissance maximum est également beaucoup plus basse que lorsque on ne prenait en compte que le seul effet dû à la résistance du moteur. La puissance maximale est également très nettement plus faible.
  • Le rendement maximum est également le même que dans le cas précédent. C'est normal, car il intervient aux environs de 20 ampères et la tension est égale à environ 1 volts (logique, j'avais pris dans le cas "tension constante" une tension réaliste correspondant à une intensité de 20 ampères.
  • La vitesse de rotation moteur chute beaucoup plus rapidement quand l'intensité augmente; elle est également plus élevée pour des intensités faibles (car la tension du pack est plus élevée quand l'intensité est faible que dans le cas "tension constante" décrit plus haut.

 

 

A venir : tableau donnant les valeurs numériques dans les deux cas de figure.


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