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Dimensionnement d'un supercondensateur



  1. #1
    noobiwan

    Dimensionnement d'un supercondensateur


    ------

    Bonjour,

    J'aimerais savoir comment faire pour dimensionner un supercondensateur.
    Malgré pas mal de temps passé sur le net je ne sais toujours pas comment faire !
    J'ai vu qu'il existait des calculs pour connaître la capacité nécessaire mais le problème est qu'il me manque beaucoup de données..
    La seule donnée que j'ai calculé est l'énergie dont j'ai besoin d'alimenter (moins de 70J) (et d'autres choses mais je ne sais pas ce dont j'ai besoin).
    Si vous pourriez m'aiguiller j'en serais ravi

    Obi.

    -----
    Dernière modification par noobiwan ; 10/03/2014 à 11h12.

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  3. #2
    PIXEL

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    70 joules sous quelle tension ?

    Énergie = 1/2 . C . V² (physique de base !)

    donc , y faut la tension.
    Dernière modification par PIXEL ; 10/03/2014 à 11h14.

  4. #3
    noobiwan

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Mon moteur est alimenté sous du 12V
    Quels sont les unités de ta formule stp ?

  5. #4
    Bluedeep

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Citation Envoyé par noobiwan Voir le message
    Mon moteur est alimenté sous du 12V
    Quels sont les unités de ta formule stp ?
    Ben C en Farad, V en ... Volt. (même si U aurait du ici être utilisé habituellement en lieu et place de V).

  6. #5
    noobiwan

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Ok merci !
    Du coup il me faut un supercondensateur de 1F
    J'aimerais maintenant savoir comment le charger (s'il y a encore une formule que je ne connais pas ?) à l'aide d'un panneau solaire.
    (J'ai oublié de préciser mais je ne m'y connais pas beaucoup en électronique dsl !)

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    PIXEL

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    quel est le but de ce calcul ? devoir à faire ?

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  10. #7
    noobiwan

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    C'est pour un projet où je dois dimensionner pas mal de systèmes électroniques

  11. #8
    PIXEL

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    voila qui expliques tout...

  12. #9
    noobiwan

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Et donc ?...

  13. #10
    PIXEL

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    et donc :

    pas de question circonstanciée = pas de réponse précise...

    on en a assez de jouer aux "voyants extra-lucides"

  14. #11
    noobiwan

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Je ne vois pas vraiment le problème..
    Je demande quelques petites aides puis je me débrouille pour l'adapter à mon système.
    Là mon but c'était de dimensionner un moteur (fait) puis de déterminer quel supercondo correspondait (c'est fait, merci pour l'aide d'ailleurs) et enfin il ne me reste plus qu'à déterminer comment charger ce supercondo avec un panneau solaire.

  15. #12
    PIXEL

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    comme je ne sais toujours pas la tension.... basta !

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  17. #13
    Bluedeep

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Citation Envoyé par PIXEL Voir le message
    comme je ne sais toujours pas la tension.... basta !
    Message #3 : 12V.

    (d'où son 1F qui est logique avec 70J).

  18. #14
    PIXEL

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    voui mais bon , le but de cette usine à gaz ?

    moi y'en a avoir assez des demandes "confidentiels défonce"

  19. #15
    PA5CAL

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Bonjour

    Un moteur fonctionne a priori avec une tension continue (ici 12V), et un condensateur (ou un supercondensateur) délivre une tension décroissante fonction de son taux de décharge.

    En d'autres termes, un supercondensateur branché aux bornes du moteur ne va lui communiquer qu'une partie de son énergie, dépendante de l'inertie mécanique. Le moteur atteindra une vitesse inférieure à sa valeur nominale, correspondant à une f.e.m. de l'ordre de la tension restante aux bornes du supercondensateur. Puis la vitesse et la tension chuteront du fait des pertes mécaniques et électriques. Le supercondensateur n'aura communiqué la totalité de son énergie que lorsque le moteur sera de nouveau arrêté.

    Sans plus précision sur un système permettant de coupler plus intelligemment le supercondensateur au moteur, la question du dimensionnement n'a que peu de pertinence.
    Dernière modification par PA5CAL ; 10/03/2014 à 15h07.

  20. #16
    noobiwan

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Bonsoir

    Merci des rép.
    En faite je souhaite alimenter un moteur de siège de plage en fonction de l'inclinaison du soleil. Je souhaite n'alimenter le moteur que tous les quarts d'heures car ça permet d'économiser de l'énergie et en plus l'inclinaison du soleil de varie pas beaucoup.
    C'est pour ça que (je pense) un supercondensateur est approprié puisqu'une fois son énergie utilisée le moteur est censé s'arrêter. Si j'ai bien suivi PA5CAL cela permet d'utiliser toutes l'énergie du SC.
    Du coup ma démarche est de trouver le bon SC (combien il en faut, de combien de F..) pour qu'il corresponde à l'énergie dont j'ai besoin.
    Puis pour charger le SC je voudrais l'alimenter avec un panneau solaire, mais ça je ne sais pas vraiment comment faire pour dimensionner le panneau.

  21. #17
    PA5CAL

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Le système envisagé est beaucoup trop simpliste. En admettant qu'il puisse fonctionner, son dimensionnement est difficilement réalisable, et en tout cas impossible de notre part depuis le forum. Et s'il arrivait à marcher un jour avec un dimensionnement donné, rien ne garantit qu'il fonctionnerait plus tard.

    Un supercondensateur ne peut produire qu'une impulsion de tension dont la forme et la durée dépendent de l'évolution de la consommation du moteur, laquelle ne peut être reliée directement à son avancement. La charge mécanique du moteur, qui reste inconnue mais risque fort d'être variable, intervient de manière prépondérante dans l'équation.

    Quant au dimensionnement du panneau solaire, il dépend de la situation géographique, de la météo, de l'heure, de la saison, de l'orientation du panneau, etc. .

  22. #18
    noobiwan

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Donc si j'ai bien compris utiliser le supercondensateur pour alimenter le moteur n'est pas envisageable ?
    Mon moteur n'a besoin que d'une très faible puissance c'est pour ça que j'avais pensé à cette solution.

    Sinon pour choisir le panneau (admettons que je connaisse toutes les caractéristiques que PA5CAL a dit précédemment) il faut que sa capacité de production Wh/m² corresponde aux Wh de mon moteur ou il faut le dimensionner en fonction des caractéristiques du SC ?
    Je ne sais pas vraiment comment m'y prendre.

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  24. #19
    PA5CAL

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Le supercondensateur est envisageable, soit en utilisant un convertisseur entre lui et le moteur, soit en le sur-dimensionnant énormément. Son dimensionnement dépendrait, quoi qu'il en soit, de la charge mécanique, du rendement du moteur et du déplacement à réaliser.

    Le panneau solaire est un générateur de courant dont l'intensité dépend de la luminosité reçue. En supposant que la capacité du supercondensateur soit fixée, la taille du panneau peut être déterminée par l'ensoleillement minimum, de sorte qu'il corresponde à un courant supérieur au rapport entre la variation de charge électrique du supercondensateur ∆Q et le temps de recharge entre deux utilisations ∆t (Imini>∆Q/∆t).

    Attention, a priori, la puissance nominale du moteur n'est pas la puissance qu'il consomme, et la puissance nominale du panneau n'est pas la puissance qu'il produit.

  25. #20
    noobiwan

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Pourquoi faudrait il surdimensionner le SC ?
    Pourrait tu aussi m'expliquer ce qu'est la charge mécanique et ce que tu entends par déplacement à réaliser ?

    Merci pour l'info sur le panneau solaire.

  26. #21
    PA5CAL

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Le superconducteur doit être sur-dimensionné si on souhaite l'utiliser comme s'il s'agissait d'une batterie, qui est le composant le mieux adapté dans le cas présent. En effet, il n'est vraiment utilisable directement pour alimenter un moteur que si la tension à ses bornes ne varie pas trop. Le moteur chargé mécaniquement doit être alimenté par une tension suffisamment élevée pour pouvoir tourner jusqu'à la fin du déplacement, et cette tension n'est présente que si le superconducteur ne s'est pas trop déchargé.

    La seconde solution que j'ai évoquée, c'est l'utilisation d'un convertisseur, qui peut alimenter le moteur tel que requis à partir d'une tension très variable, notamment à partir de la faible tension du supercondensateur en fin de décharge.


    La charge mécanique, c'est ce qui est branché derrière le moteur, et qui est la cause des efforts qui s'opposent à la mise en mouvement (l'inertie due aux masses, le poids à soulever, les frottements...).

    Le déplacement à réaliser, c'est la distance ou l'angle qu'il faudra parcourir durant l'opération.

  27. #22
    PA5CAL

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    La première chose à faire dans un tel projet, c'est déterminer la charge mécanique, autrement dit l'effort que doit fournir le moteur durant l'opération.

    Cela doit aboutir à connaître la variation de tension d'alimentation admissible aux bornes du moteur, et donc les capacités nécessaires du supercondensateur avec et sans convertisseur, et la charge électrique minimale que doit pouvoir fournir le panneau solaire entre deux opérations.

  28. #23
    noobiwan

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Bonjour,

    Je retiens l'idée du convertisseur merci.
    Concernant la charge mécanique je peux déjà négliger l'inertie (ma vitesse de rotation est vraiment petite, moins de 0,5rad/s), le poids à lever n'est pas proprement dit un poids à "lever" mais un poids à maintenir en rotation et avec les frottements je peux estimer en gros un effort à fournir de 10Nm.
    Mais maintenant, aboutir à la connaissance de variation de tension, ça je ne sais pas faire ..
    Une petite indication ?

  29. #24
    PA5CAL

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    En première approximation, on peut modéliser un moteur à courant continu comme une source de tension proportionnelle à la vitesse de rotation, en série avec une résistance. Le couple produit dépend du courant (fonction linéaire pour un moteur à aimants permanents, par exemple). Ces paramètres sont donnés par le constructeur du moteur ou peuvent être déduits des spécifications.
    Dernière modification par PA5CAL ; 11/03/2014 à 10h38.

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  31. #25
    cubitus_54

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Bonjour,

    Je suppose que c'est un PI...La démarche et vraiment à l'envers....

    Tu devrais commencer par une étude cinématique pour déterminer la puissance nécessaire à un déplacement.
    tu dis
    Mon moteur n'a besoin que d'une très faible puissance
    je peux estimer en gros un effort à fournir de 10Nm
    10Nm ce n'est pas rien !!!

    Et puis ton "siège c'est avec ou sans une personne de 100kg dessus ?

    Commence par le début... le stockage d'énergie arrive en fin de chaine
    Pose toi aussi la question de la tension des SC à 12V ils sont hors de prix

  32. #26
    noobiwan

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Mon moteur n'a besoin que d'une très faible puissance car malgré les 10Nm nécessaire sa vitesse de rotation est très faible environ 0,4rad/s ça donne une puissance de moins de 4W. J'ai pris en compte le poids de la personne sur le siège pour déterminer cette puissance.
    Concernant le prix du SC à 12V euh il faut en combiner plusieurs en série à plus faible tension il me semble, le prix restera acceptable.

    Concernant la modélisation, je ne comprends pas la démarche :
    Une fois le montage modélisé, j'obtiendrai un couple en fonction du courant mais comment je relie ça à la variation de tension d'alimentation du moteur ?

  33. #27
    Bluedeep

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Citation Envoyé par cubitus_54 Voir le message
    Pose toi aussi la question de la tension des SC à 12V ils sont hors de prix
    De ce point de vue, n'exagerons pas non plus : 9 Sc de 1F/5V (donc 1F sous 15V, en trois branches série/parallèle) ça vaut 60€ environ.
    Bon, si on en met 10 en // de 0.12F en 12V, là on atteint les 700 €
    Dernière modification par Bluedeep ; 11/03/2014 à 11h32.

  34. #28
    Bluedeep

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Ceci dit, je ne vois pas trop l'interêt d'un SC dans ce montage vs une batterie.

  35. #29
    cubitus_54

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Citation Envoyé par noobiwan Voir le message
    Mon moteur n'a besoin que d'une très faible puissance, car malgré les 10Nm nécessaires sa vitesse de rotation est très faible environ 0,4rad/s ça donne une puissance de moins de 4W.
    OK pourquoi pas... ce qui compte c'est l’énergie nécessaire... 4W durant combien de temps ?
    Ton moteur ne peut pas tourner à 0,4 rd.s-1 à quelle vitesse tourne le moteur ? As-tu pris en compte le rendement des réducteurs ?


    Mais d'une façon générale sur l'expression du besoin...
    Un transat électrique pourquoi pas, moi j'aimerai bien avoir un transat qui monte ou descend le dossier à la demande sans se lever, par contre un siège qui bouge brutalement toutes les 4 heures comme un positionneur de panneau solaire je n'en vois pas l'intérêt.

  36. #30
    noobiwan

    Re : Dimensionnement d'un supercondensateur

    Citation Envoyé par Bluedeep Voir le message
    Ceci dit, je ne vois pas trop l'interêt d'un SC dans ce montage vs une batterie.
    Oui c'est ce dont je suis en train de me rendre compte au fur et à mesure des réponses..
    Je pensais utiliser un supercondensateur car comme je n'alimente le moteur que toutes les 15 mins, j'aurais le temps de charger le SC puis une fois les 15 mins écoulées, j'utiliserais toute l'énergie du SC qui lui même serait chargé par un panneau solaire..

    Citation Envoyé par cubitus_54
    OK pourquoi pas... ce qui compte c'est l’énergie nécessaire... 4W durant combien de temps ?
    Ton moteur ne peut pas tourner à 0,4 rd.s-1 à quelle vitesse tourne le moteur ? As-tu pris en compte le rendement des réducteurs ?
    J'ai calculé qu'il me fallait une énergie de 70J pour toute la journée.
    Le moteur seul tourne à un peu plus de 2rad/s mais j'ai besoin qu'il tourne à 0,4rad/s du coup je rajoute un réducteur.

    Concernant le besoin, le but est en fait d'avoir un transat qui s'orienterait en fonction du soleil automatiquement. D'où la faible vitesse.

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