Théorie de cyclistes à la batterie via alternateur

[inviteac5dbf31]

Salut,
après avoir collecté des infos sur le web, je me (pro)pose le problème suivant:
8 cyclistes non pro peuvent produire 1200W (8x150W) pendant une demi-heure disons.

Primo, la transmission:
Disons sur un axe commun avec des pédaliers-pignons de rapport 3 (constaté sur vélo perso), puis, toujours sur l'axe, une roue classique de diamètre 60. Celle-ci entraîne (avec son pneu) l'alternateur auto dont la roue est de diamètre 5.
Le rapport est donc; 3x60/5= 36 (soit pour 1tr/s cycliste >> 36tr/s = 2160tr/s sur l'alternateur qui en veut au moins 1100)

Secundo, le rendement:
Le rendement de l'alternateur est de 0,4.
La 'transmission' entre cyclistes et alternateur doit avoir un rendement de 0,9 (postulat au pif).
Le rendement est donc; 0,4x0,9 = 0,36

Tertio, l'alternateur et la batterie:
On peut distinguer deux phases avec d'un côté la charge de la batterie entre 20% (minimum conseillé) et 80% où la batterie prends beaucoup de courant et d'un autre côté, la charge au delà de 80% où le courant décroit exponentiellement (on atteint 90% 'rapidement' et pour les 100% il semble falloir de la patience...).
Ces deux phase sont gérées par l'alternateur qui demande beaucoup d'abord (je suppose que cette phase correspond aux courbes classiques d'alternateur, je suppose mais c'est important cf question 2) ) puis réduit le couple d'entrée alternateur après 80% de charge (peu d'info là dessus).

Dans la pratique, la méthode serait:
- 8 cyclistes position semi-allongé (confort mais cœur plus haut que les jambes...)
- Pédaliers et pignons sur axe (???) et roulements, roue avec pneu et compte tour pour savoir ce qu'on fait
- alternateur 12V 60A et son régulateur
- batterie 75Ah dont le rendement semble être de 0,8 ... (puis convertisseur 12V 220V)
- Interrupteur et ampoule (3W 12V) pour amorcer l'alternateur pendant 2 secondes quand mes cyclistes sont chauds et 'lancés' ...
- Le tout sur un châssis pour que tout reste en place et pas de court circuit pour la sécurité.

En calcul ça donne:
1200W x rendement de 0,36 = 432W en 14V alternateur soit 30 ampères.
Une courbe alternateur Valeo me donne 30A pour 1600tr/min (et 40A pour 2000tr/min...), donc 1600 / rapport de transmission de 36 = 44 tr/min = 0,73 tr/seconde (allure raisonnable si 150W n'est pas trop demander par cycliste).
En une demi-heure, la recharge serait donc de 30 Ah/2 soit 15Ah et donc 20% de recharge.
Avec ces 20% (soit 432/2 Wh), on peut utiliser 216 watts x rendement batterie 0,8 = 172 watts pendant un heure, 86 watts pendant 2 heures .... ou mieux, les utiliser pendant le travail des cyclistes pour éviter la perte en rendement de la batterie. Et puis avec une batterie 150Ah, ça fait 10% de recharge seulement...

Essayons de conclure ...
1) Toute cette théorie est-elle cohérente ou bien suis-je dans la panade? Le tout passera-t-il le choc de mise en action de l'alternateur sans riper avec l'inertie du rotor lancé? (option courroie de transmission???)
2) Dans quelle phase batterie le rendement est-il le meilleur? J'augmente le nombre de batteries pour rester entre 80% de charge et 100% ou bien je me cantonne à la phase 20% - 80%?
3) Mise en situation: Les cyclistes vont d'abord prendre la vitesse de croisière, puis l'alternateur est amorcé pendant 2 secondes, batterie branchée, le couple augmente alors en 2 secondes, mes cyclistes travaillent, et en passant les 80% de charge, le régulateur diminue le couple alternateur, mes cyclistes le remarquent, pédalent toujours aussi vite mais moins fort encore un quart d'heure et débranchent la batterie alors chargée à 88%! Vrai ou faux?

Et si ça devait marcher, j'investirais dans des batteries gel ou AGM...

Aidez-moi!

ps: utilisation potentielle pour une tv 2 heures par jour et pour 2 pc portables et des ventilo pour les cyclistes. Deux petits capteurs solaires (aux heures cycliste creuses) pourraient rejoindre la nomenclature...
ps2: avant les calculs, je pensais à 4 cyclistes et non 8, mais les chiffres sont là... ou alors je débobine l'alternateur, rebobine et produit 4x moins avec 2x moins de cyclistes...
ps3: par rapport aux éoliennes 'maison', ce système se passe du problème de chute du vent qui peut couper l'alternateur qui en demande alors plus via le régulateur, je ne remplace donc pas le régulateur par un rhéostat (à moins que j'y gagne en rendement alternateur???)
ps4: j'ai pas trop réfléchi à l'option moteur de machine à laver en génératrice, moins commun sur le web donc rendement inférieur ??? Et puis j'ai mes 1100tr/min pour lancer un alternateur fiable...

A l'impossible, nul n'est tenu!

Références: www.
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[chatelot16]

le bon vieux alternateur de voiture n'est pas le bon exemple ... a moins que les alternateur soit meilleur sur les voitures moderne ...

quand l'energie est precieuse comme l'energie humaine ca vaut le coup de chercher un meilleur alternateur : je pense aux moteur brushless de modelisme , ou aux alternateur a aimant permanent d'eolienne

meme si le rendement a puissance maxi de ces machine n'est pas tres bon , le rendement peut devenir exellent a faible puissance : on peut obtenir 90% sans probleme

je prefere un alternateur pour chaque pedaleur : ca permet a chacun de trouver sa vitesse ou il donne la meilleur puissance ... au lieu que celui qui tourne moins vite soit un boulet pour les autre

[inviteac5dbf31]

Salut chatelot16,

Je te cites; <le bon vieux alternateur de voiture n'est pas le bon exemple>
Je penses de toute façon pas à un modèle 2011. Sur les sites 'éoliens, on évoque leur solidité/fiabilité et la facilité à en trouver pour, c'est vrai, un rendement de 0,4 à 0,6 (moins frustrant quand c'est le vent qui pousse...).

<moteur brushless de modelisme>
Je vais regarder mais c'est sûrement pas low cost ... (fiable et solide?)
<alternateur a aimant permanent>
Avec aimant permanent, c'est U = F (tr/min), il faudra calibrer pour expliquer aux cyclistes à quelle vitesse pédaler et avec quel taux d'erreur toléré!? (la batterie acceptant un peu plus de 14V).
J'ai pas clairement trouvé de mise en œuvre pour un rendement 90% (pourtant évoqué ici et là...), et le moteur de récup qui fait ça, pas trouvé non plus...

<un alternateur pour chaque pedaleur>
L'alternateur sans démontage, c'est hors de question vu la puissance qu'il lui faut. C'est vrai que je fais l'économie de l'axe de transmission qui m'inquiète, mais rebobiner un alternateur pour qu'il soit plus souple, ça demande certaines compétences de mise au point et je ne crois pas qu'on y gagne en rendement (?).
J'ai songé aux moteurs des vélos électriques modernes mais sûrement c'est très cher et personne ne semble avoir testé ça et puis un pédalier recharge batterie, ça existe mais ça coûte bien cher à mon goût!!!
Je vais quand même re-regarder le vélo perso sur alternateur (ou meilleur solutions) en auto-construction ... Je trouvais les rameurs modernes avec roue à inertie sympa aussi pour produire du courant mais pas d'infos et puis là je m'égare...

<celui qui tourne moins vite soit un boulet pour les autre>
J'ai une équipe de gagneurs! Je connais l'histoire des voyageurs qui dînent ensemble de la poignée de riz que chacun à jeté dans la casserole et qui finalement, ne trouvent dans leur assiette que de l'eau salée...
Pour caler tout le monde, peut-être mettre deux cyclistes au repos alternativement ou bien décaler les pédaliers pour répartir l'effort..

[chatelot16]

avec un alternateur a aimant permanent et un pont de diode c'est simple , si on ne pedale pas assez vite ca tourne dans le vide sans aucune resistance , si on tourne assez vite pour faire 13V ca commence a charger , et plus on pousse fort sur les pedale plus ca charge fort sans grande augmentation de vitesse puisque la tension ne monte pas beaucoup

avec ces aimant permanent le rendement est bon a basse puissance

avec un alternateur de voiture l'exitation consomme une puissance non negligable , a basse puissance cette puissance d'exitation gaspille tout rendement nul

l'alternateur de voiture est prevu pour faire la puissance souhaité meme moteur au ralenti : son regulateur exite tres fort meme si au ralenti le rendement est mauvais : pour un velo ou une eolienne il faut suprimer le regulateur d'origine , et le remplacer par un rheostat permettant de choisir la vitesse de fonctionnement pour faire 12V , et eviter cette exitation trop forte a basse vitesse (qui fait caler les eoliennes)

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteac5dbf31]

De retour!

Je cite; < aimant permanent >
a- Sacré coup de bol pour en trouver en récup (voir le vide googlique sur la question). Et après on peut contempler la tension suivant les tr/min ... (cf www)
b- Le brushless modélisme, ça tient dans la main, et je peux m’asseoir sur la garantie quand je l'aurais cassé!
c- Il faut que les chinois fassent des trous dans leur si beau pays pour créer des aimants permanents neodym, ça me gène...
d- J'ai trouvé un 350W à 150e, mais aller réguler tout ça? ... un mauvais réglage et PAF ça prend feu ...
Le coup de l'aimant permanent sera mon plan B!

<un pont de diode c'est simple>
4 diodes, 4 dominos et c'est fini!

Je reviens donc sur mon alternateur, avec l'option 4 cyclistes si on peut contrôler cet alternateur qui veut produire de la chaleur à bas régime...

<suprimer le regulateur d'origine>
Je sais faire! J'ai démonté un alternateur à 15€, ce qui me donne 6 fils de bobines et deux brushes.

<remplacer par un rheostat>
Wiki dit, c'est juste un potentiomètre, donc +batterie, interrupteur on/off, rhéostat, brush/brush, terre!
Je refais un pont de diode pour triphasé (6 diodes, un domino terre, trois dominos pour les bobines que j'aurais câblés en série pour faire un triangle comme sur le schéme (cf www), et un domino vers le + batterie). Trop facile! (vrai?)
Je contrôle le couple demandé avec le potentiomètre, j'ai rien rebobiné alors il fournit toujours du 14V à la batterie (vrai? j'insiste!), et mon rendement s'envole!

Quid du fameux amorçage de l'alternateur?

[whoami]

Bonjour,

Puisque tu sembles te croire omniscient (tu as tout fait, tout calculé, tout faire...), pourquoi être venu poser ta question ?

Et n'oublie pas : l'esclavage est interdit, et quand bien même, il faudra les nourrir, tes cyclistes.

[Kissagogo27]

bonjour, éventuellement faire les casses de VSP ( véhicules sans permis ) j'y ai vu des petits alternateurs et dynamos en fonction de l'age du véhicule ^^

[inviteac5dbf31]

Trouvé sur le web:
<fabrique toi plutôt un alternateur à aimant permanent. c'est assez simple et beaucoup plus efficace pour des petite puissance.>
Donc +1 pour le moteur aimant permanent (simplicité j'ai un doute). Le top consiste à tout faire soi-même avec des aimants, des bobines et de la résine, etc, d'où ma réticence (qui a dit mauvaise volonté?) car j'ai pas tout ça à disposition.
Si le rendement de mon alternateur auto peut aller à 0,7 'facilement, (avec la relative faible puissance du système), je vais pas me poser de questions ...?

Salut whoami,
<Puisque tu sembles te croire omniscient>
Et, scient sans conscient n'est que ruine de l'âme...
Un prof de math ne me ferais pas cette remarque, alors <tout est relatif> sic Einstein.
Si mon post est scient, désolé.
<pourquoi être venu poser ta question ?>
Entrevoyant le potentiel d'un alternateur, j'ai songé à 4 cyclistes et quand les totaux m'ont donnés 8 cyclistes minimum, le souci de mettre 2 ou 4 pignons sur un axe (avec des roulements aussi) s'est trouvé multiplié par 2 alors pourquoi ne pas profiter d'un post pour en causer... Et mettre à l'épreuve mon patchwork de recherche sur le net...
Je ferais pousser des poireaux et des patates pour nourrir mes cyclistes d'une bonne soupe si je met ce terrible plan à exécution.

Salut Kissagogo,
< casses de VSP >
Bonne idée, merci, je me renseignerais.

Quelqu'un pour l'amélioration du rendement avec les quelques modifs? Manque-t-il quelque chose?

[inviteac5dbf31]

EURÊKA

Là, http://philippe.boursin.perso.sfr.fr/pdgcharg.htm , je comprends que le régulateur se fonde sur la tension de sortie (vers batterie) pour induire plus ou moins le rotor. Donc comme l'alternateur est souvent critiqué en 'éolien à bas régime, le rendement de 0,4 annoncé par certains est peut-être valable en haut de la pente et avec mes calculs, comme je me réfère au milieu de la pente ...

...
...le rendement doit être inférieur (plus de perte dans l'alternateur).
Alors un potentiomètre ne me donnera aucun gain de rendement...

Et puis en haut de la pente, sur le "12V 60A", ça fait; 60A à 4000trs/min et 14V sur batterie....
Puissance = 60x14 = 840W, divisé par rendement du montage > 2330W, soit, disons, le double de cyclistes... Ça coince donc fort! ... Solution, trouver un alternateur de dimension inférieur, ou bien, comme suggéré, creusé la solution 'moteur à aimants permanents!

[chatelot16]

ta courbe ne donne que le courant maxi en fonction de la vitesse ... mais aucune information sur le rendement

dans ton cas 25A 1500t:mn l'exitation sera a fond , avec grosse perte de puissance et mauvais rendement ... si tu veux la meme puissance a 3000t/mn il faudra au moins diviser le courant d'exitation par 2 ce qui divisera deja par 4 la puissance d'exitation

et le benefice sera encore plus grand : cette diminution d'exitation diminue les pertes magnetique dans le stator de l'alternateur

il ne faut pas pousser le raisonement a outrance : augmenter encore plus la vitesse produit une augmentation des perte par courant de foucault du a la frequence

regler l'exitation par un rhéostat permet de choisir la vitesse optimum pour chercher le meilleur rendement

quand je dis que diviser le courant par 2 reduit la puissance par 4 j'oublie ce que perd le rheostat ... pour eviter cette perte il faut le remplacer par une alimentation a decoupage ... mais le simple rheostat rest un bon moyen d'essai

[inviteac5dbf31]

Ok,
Je résume donc;
- l'alternateur régulé d'origine est bien adapté à un moteur voiture, moins à mon groupe de cyclistes à cause d'un rendement incertain à bas régime et trop haut régime.
- plus l'alternateur est puissant, plus il me faut de cyclistes pour rester dans le régime optimum et pour que tous fournissent un effort égal, c'est pas gagné ...
- une régulation plus efficace de l'alternateur est possible (depuis le potentiomètre à la carte électronique de commande 'sur mesure, voir le rebobinage alternateur).
la transmission cyclistes/alternateur doit permettre d'atteindre 3000tr/min sur ce dernier.

les autres pistes:
- génératrice à aimants permanents (très bon rendement) avec 'gestion de la tension de sortie (car fonction des tr/min, donc à '''paramétrer...). Se fabrique ou via du recyclage
- panneaux solaires d'appoint si mon groupe de cyclistes part en vacance ..
- adaptation de rameurs modernes à la place des vélos (plus de puissance développée semble-t-il ...) sur une roue d'inertie et vers la génératrice de courant

Il me reste à 'connecter tous mes cyclistes et la roue d’entraînement sur un axe genre ça ...

... si j'arrive à le dégoter ... Voilà pour la théorie de l'idée ...
Je conclus pas sur un mal entendu?

[DEDELIE]

Bonjour,
et à propos de rendement, faute de calculs savants, sur leurs galères, les romains n'avaient-ils pas une stratégie excellente et économique lorsque le rendement s'effondrait ?