Faire varier la résistance d'un moteur fonctionnant en générateur

[Antoane]

Le forum est là pour ca
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[Mat1006]

Ok merci beaucoup !

[Bounoume]

bonjour mat006,
j'ai regardé ton travail de TIPE:

tu te lances dans une jolie démonstration basée sur la conservation de l'énergie, donc de la puissance instantanée dans ton cas précis: il fallait déjà le dire avant d'exposer les calculs! sans ça, la suite n'a pas de justification, et ton prof est en droit de tout refuser... et de te fiche un zéro!

mais en fait, on se fiche totalement du rapport cyclique.... si par exemple le machine réceptrice est un moteur brushless..... où le contrôle de l'engin est bien plus complexe... ou un vulgaire alternateur fonctionnant en moteur synchrone...mais ça, c'est de la bidouille .... moderne et à la mode....

alors.....
QUESTION ESSENTIELLE: qu'a demandé le professeur? simuler une machine à tirage, qui soulève la masse de fonte, ou n'importe quelle machine (dont le vélo d'appartement le plus basique)

SI le problème qui a été posé par ton professeur est de concevoir un système simulant l'appareil de muscu constitué d'une charge (la fonte... de la salle de gym) suspendue à une corde, et que l'athlète doit simuler en tirant sur la poignée reliée au machin par une corde.....
dans ton TIPE, même le 1 er schéma est critiquable....
le dessin: il y a un moteur, une corde, une masse.... pourquoi?
Alors que ce que tu dois simuler, c'(est un type qui tire sur une corde reliée à une grosse masse, qu'il doit soulever (et retenir ensuite quabnd il la fait redescendre!)
commence par dessiner ça, la poulie indispensable, le bonhomme d'un côté, la gueuze de fonte de l'autre... et les forces en, présence.....
tu peux en même temps doner la formule du TRAVAIL (ou de la ,PUISSANCE, si tu préfères, ou les 2...) nécessaires pour soulever la fonte....

Tu nous postes ça et on discute....


Si tu peux présenter un simple vélo où l'athlète pédale contre une résistance ....résistance mécanique... c'est après qu'on pourra considérer peut-être des resistances électriques...)
alors la résolution devient très simple, et il suffit d'utiliser une vieille DYNAMO avec inducteur à aimants permanents, et un circuit électronique assez simple pour offrir une charge contrôlée en tension (et un circuit bien conçu chargera très facilement une batterie.....)
même pas besoin de microprocesseur.... quelques amplis op et des gros mosfet suffiront....

alors, c'est l'option fastoche?

[Mat1006]

Bonjour Bounoume !

Tout d'abord, je te remercie d'avoir pris du temps pour analyser mon travail et fournir une analyse critique.

Pour ce qui est de la conservation de l'énergie, on va dire que je me place dans le cas le plus simple pour l'instant.

De plus, nous avons pour l'instant qu'un moteur à courant continu, ce n'est sûrement pas le moteur le plus optimisé mais c'est avec ça que nous commencerons nos expérience, donc je ne sais si quand tu dis :

mais en fait, on se fiche totalement du rapport cyclique...

tu parles uniquement des moteurs plus complexes ou alors tu parles également des moteurs CC, parce que Antoane avait l'air convaincu par l'idée d'utiliser un hacheur.

QUESTION ESSENTIELLE: qu'a demandé le professeur? simuler une machine à tirage, qui soulève la masse de fonte, ou n'importe quelle machine (dont le vélo d'appartement le plus basique)

Notre but est de simuler une machine de tirage, (on tire, la fonte monte, on relâche la fonte descend) cependant, on essaye dans un premier temps de se focaliser sur la montée de la fonte (car la conception d'un système capable de réaliser les deux phases est plutôt complexe et on laisse ça à plus tard) qui s'apparente à une simple machine type vélo d'appartement puisqu'on ne fait que tirer sur un câble.

Pour ce qui est du schéma, je suis d'accord qu'il n'est pas forcément clair. En effet, j'ai représenté la force qu'exercerait un humain grâce à une masse puisque cette force est quantifiable contrairement à celle d'un humain qui tire comme il le souhaite.

[Bounoume]

Notre but est de simuler une machine de tirage, (on tire, la fonte monte, on relâche la fonte descend)

dans ce cas, relis les avertissements de gienas post #8 .......
préalablement tu devrais faire un schéma exact du dispositif de tirage avec la fonte, et les forces en présence (statique, en montée, en descente...) puis transposer avec le moteur + cabestan en place du poids... et les nouvelles forces (et le couple moteur!)
pas de calculs compliqués nécessaires à ce niveau......


mais ensuite, revoir le cahier des charges: ce que réalise le montage initial, ce que ça implique de faire avec le montage motorisé , pour faire exactement pareil... les inconvénients de certaines actions.... et ce dont on doit se contenter pour être efficaces.....

,
je vais transposer le problème en physique de lycéen terminale C:


tu souhaites une machine qui exerce un couple (ou une force) résistif constant, égal à celui de la masse de fonte à soulever.... OK
soit Mr ce couple.....
quand le zigoto haltérophile ne fait rien, ne tire pas sur la ficelle, le couple réellement exercé par l'appareil est.... zéro....
dès qu'il tire, le couple M_r apparaît, égal et opposé au couple Mm produit par le 'sportif'.....
le travail récupéré par l'appareil est D*M_r avec D= rotation (ou longueur si on transpose en réel le type qui tire la corde qui suspend la fonte)
mais avec la vraie fonte, en montée, même si le 'sportif' immobilise son bras,masse déjà un peu soulevée, la corde est tendue par le poids.... donc travail moteur == ????

(quand le souleveur de fonte laisse la masse redescendre, le travail récupéré par la fonte qui monte est restitué au muscles du sportif, qui 'récupèrent' ... (tout à fait sans bénéfice énergétique ) ce travail en ralentissant la redescente du poids... puisqu'il vaut mieux empêcher la fonte de redescendre trop vite que de se faire assommer par sa chute brutale........

De ces considérations très débiles, il faut déjà que tu déduises ce que doit faire ton dispositif .......
tirer en permanence? ou opposer une force constante uniquement quand le souleveur tire sur la corde?

avec une petite réflexion: la redescente du poids.... veux-tu simuler le vrai poids, qui exerce une force (un couple).... égal à la masse simulée ,si tu raisonnes en forces, et va ... consommer toute l'énergie potentielle fournie à la montée, ou alors décides-tu qu'en descente c'est une force très douce (négligeable) qui va tendre à remonter la poignée de l'appareil à sa position de départ?
mais dans ce cas-là les muscles du courageux sportif ne seront sollicités en force que pour la montée..... d' où effet culturiste divisé par deux!

CHOIX à faire, à exposer et à justifier!

Après, le problème du couple (résistif) constant..... quelle que soit la vitesse.....
quel moteur reversible choisir? dans quel circuit?
un vieux électromécanique?
que connais-tu comme 'machines tournantes' qui conviendraient?

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dynamo? alternateur?avec charge inductive? charge résistive? charge à tension constante? charge à intensité constante? source/ charge à fréquence fixe? ou bien à fréquence/phase asservie [à quoi? ]--- ça ça peut, Prius le fait, par exemple, mais alors ça devient compliqué... même avec Ardunio

c'est à toi de trouver.....

étape suivante: définir le régime moteur selon que ça ne bouge pas, que le bonhomme fait monter la pseudo-fonte, que le gars fait comme si il la laissait redescendre.....

[Gyrocompas]

Bonjour,

Préparer les réponses aux questions suivantes :
Détermination des valeurs limites de fonctionnement.

La force électromotrice d'un générateur est variable en fonction de la vitesse.
Ce qui impose d'utiliser un train d'engrenages multiplicateur.
A très faible allure, un effort quasi nul est possible.

Un système magnétique n'est pas capable de résister à un couple important, un décrochement est à prévoir.

Les systèmes d'entraînement cycliste ont évolué.
Les premières versions consistaient en un aimant dont le réglage de la distance par rapport à une roue en acier propulsée par le cycliste déterminait l'effort résistant.
Intérêt, la sensation était proche de la réalité sur route.
Après 30 mn, la température de la roue indiquait que des watts y étaient dissipés.

Les systèmes actuels sont plus évolués, un cycliste sur route développe 450 w, sur piste, des pointes à 1500w sont possibles.
De l'électronique remplace l'aimant permanent pour régler l'effort à la demande.
La conversion vitesse de rotation <-> vitesse sur route agit sur l'effort résistant.
Voir Tacx Flow etc., bien plus évolué que les systèmes à rouleaux.

Au niveau médical, l'exercice cardiaque utilise une roue sur laquelle un effort de freinage est appliqué au moyen d'un réglage de poids.

[Mat1006]

Pour répondre à Bounoume, pour l'instant le but est d'avoir la manipulation la plus simple possible c'est à dire avec une force exercée constante. En effet, on pourra dans un second temps traiter les cas limites du type : la personne immobilise son bras etc... et encore ensuite s'occuper de la phase de descente. Donc pour l'instant je compte essayer de voir avec ma prof pour réaliser le montage que Antoane m'a conseillé dès mercredi c'est à dire avec un moteur à courant continue, un hacheur et une résistance dans laquelle on dissiperait l'énergie car il est impératif de commencer à manipuler pendant les séances de TIPE car les échéances arrivent vite. Bien évidemment tous les résultats obtenus avec ces manipulations seront critiquables (en prenant en compte tous les arguments que vous avancez, aussi bien Bounoume que toutes les personnes qui essayent de m'aider) et je veillerai à les exposer lors de l'analyse de mes résultats.

Pour répondre à Gyrocompas :

Un système magnétique n'est pas capable de résister à un couple important

Ce n'est pas bien grave on ne compte pas créer une machine à grande échelle une simple variation du couple résistant contrôlable et mesurable nous conviendrait.

Les premières versions consistaient en un aimant dont le réglage de la distance par rapport à une roue en acier propulsée par le cycliste déterminait l'effort résistant.

Penses-tu que ce serait intéressant dans une première partie de mettre en place un tel dispositif puis ensuite de le comparer au moteur ?

[gienas]

Bonjour à tous

... pour l'instant le but est d'avoir la manipulation la plus simple possible c'est à dire avec une force exercée constante ...

Je continue d'être épaté par ta surdité devant les solution/notions qui te sont proposées et que tu ne veux pas entendre.

Dans ton pdf du #26, je note le premier schéma, du moteur et de la poulie qui tombe pile dans ce que je te suggère avec une alimentation.

En principe, un moteur est fait pour tourner, mais, pour ta simulation, il ne faut surtout pas qu'il tourne, car alors, la masse se déplace, or ta définition dans ta citation ici, tu demande à ta charge d'être fixe, et tu demandes au moteur de te simuler une traction sur la corde équivalente au poids de la charge.

Pour l'expérimentation, il suffit d'envoyer un courant (plutôt qu'une tension) dans le moteur, sachant qu'à chaque intensité correspondra une force différente.

Ce n'est pas ton problème (à ce stade de ta réflexion) de savoir comment fait le générateur pour délivrer ces intensités. Tu constateras/vérifieras mes affirmations en mettant un dynamomètre au bout de la corde, dans la partie descendante et fixée "au sol".

Bien entendu, pour simuler la montée de la masse, tu devras permettre au moteur de tourner, sur quelques tours, pour raccourcir la longueur de corde pour faire monter la charge, et, au contraire, l'allonger pour la laisser descendre.

Après ces quelques manipulations de familiarisation avec ton simulateur, cela deviendra ton problème de chercher "automatiser" le processus en cherchant comment faire pour afficher une force (par un potentiomètre) qui sera gradué en kg et exercera la force affichée sur la corde.

Tu auras, à ce niveau, remplacé la fonte par de l'électronique "intelligente" à laquelle tu pourras t'attaquer pour récupérer de l'énergie si tu penses que cela en vaut encore la peine.

Cet exemple n'est pas le meilleur, car il faut une puissance importante pour fabriquer (simuler mais pour de vrai) un travail continu, dans lequel il n'y a rien à récupérer en tant qu'énergie. Ce serait plus "facile" sur un vélo, où là, il faudra se débrouiller pour créer une "résistance au pédalage constante" en ajustant le courant délivré par le générateur pour maintenir cette résistance constante. Pour qu'il y ait "production utile" il faut que cela recharge par exemple une batterie, ce qui permettra, ensuite, de bénéficier de cette énergie "mise de côté".

Il sera intéressant de savoir comment tu procéderas pour asservir cette résistance qui devra rester fixe, mais variable d'un individu à l'autre.

[Gyrocompas]

Bonjour,
J'habite à proximité d'un plan d'eau où nos rameurs nationaux viennent s'entraîner avant chaque compétition importante.
Voir le type d'appareil qu'ils utilisent pour l'échauffement : https://www.sport-passion.fr/conseils/rameur.php
Beaucoup utilisent l'effet d'une hélice qui simule l'effort en fonction du débit de l'air.
Certains, ressemblent à l'entraîneur cycliste, ils sont alimentés.
Ne retenir que la partie simulation d'effort, la posture de 'l'athlète' dépend du sport pratiqué.

Les poids lourds, utilisent une assistance au freinage électrique en descente : https://fr.telma.com/