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rendement conversion force énergie



  1. #1
    gaia0

    Question rendement conversion force énergie


    ------

    Bonjour à tous et merci pour votre aide

    Je souhaite avancer dans un projet personnel et l'exemple du moulin me semble le plus approprié pour vous expliquer ma problématique.
    J'ai un moulin alimenté par une rivière qui génère une force de 100 newton nuit et jour de manière constante.
    je voudrais savoir combien de kw/h je peux générer et revendre à l'EDF
    Bien entendu, il existe des forces de friction si je met une courroie entre mon moulin et mon alternateur.
    Je suppose aussi que la conversion par l'alternateur n'est pas efficace à 100 %
    Quelqu'un peut-il me donner l'énergie théorique sans les pertes ci-dessus ?
    En fonction de votre savoir/expérience, que doit-on compter comme perte avec une courroie et un alternateur de qualité ?

    Autres questions :

    existe-t-il des courroies et des alternateurs sans frottement. Je pense notamment au magnétique, car j'ai lu un article sur des engrenages sans contacts ?

    Si on élimine les frottements dans un alternateur, quel est le rendement de la conversion force électricité de l'alternateur ?

    Merci pour votre mansuétude concernant ces questions certainement triviales pour beaucoup.

    Au plaisir de vous lire

    -----
    la première marche de l'intelligence est l'humilité.... quelqu'un a vu l'escalier ?

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  3. #2
    Etrange

    Re : rendement conversion force énergie

    Salut et bienvenue à toi !

    Déjà je pense que le couple serait plus approprié pour nous donner la force que fournit ton moulin. Ensuite, la force ne suffit pas ! En effet si tu pèse 70kg tu exerce sur le sol 700N environ et pourtant il n'y a aucune énergie mise en jeu s'il n'y a pas de mouvement ! Il faut donc avoir le couple fournit ainsi que la vitesse de rotation. Le produit des deux donne la puissance en Watts. Le produit d'une puissance par un temps donne une énergie. Si ton moulin tourne à 1rd/s avec un couple de 1N.m alors la puissance est de 1W. En une seconde l'énergie fournie est de 1J.
    Pour ce qui est de l'alternateur je ne connais pas du tout les rendements de ces machines. Je ne connais pas les engrenages sans contacts mais peut-on transmettre des couples importants avec ce genre de dispositifs ?
    Si on élimine tous les frottements, il reste encore l'effet joule qui engendre des pertes sous forme de chaleur. Là non plus je ne saurais pas chiffrer le rendement.

    @+

  4. #3
    zakariamazigh

    Re : rendement conversion force énergie

    Bonjour ;
    pour les alternateurs je crois que les meilleurs on un rendement de 90% - 95% .
    mais d’après ce lien on dit qu'un alternateur peut avoir un rendement de 99% !!!
    http://sitelec.org/cours/msyn.pdf
    pour la conversion je crois qu'il valait mieux dire conversion d'une énergie cinétique en énergie électrique , on peut avoir des forces qui ne travaille pas .
    il faut choisir une masse pour le rotor et une vitesse de fonctionnement qui sera sans doute limité par la vitesse de l'eau .
    est ça serai mieux si vous optimisiez le rapport masse/vitesse pour avoir le plus de puissance et limité les frottements "une grande vitesse augmente les frottements" .
    est bien sur il faut mette le rotor de façon a ce que le produit scalaire F.V ((force scalaire vitesse)) soit maximale .
    Dernière modification par zakariamazigh ; 13/09/2010 à 22h48.

  5. #4
    zakariamazigh

    Re : rendement conversion force énergie

    je crois que dans ce problème il fallait parler de moment de force et de vitesse angulaire mais c'est pas grave je crois que l'idée est arrivée .

  6. #5
    gaia0

    Red face Re : rendement conversion force énergie

    Bonjour,

    Merci pour vos réponses.

    Mon mail n'était pas correctement paramétré, et je n'ai pas eu d'alertes concernant vos réponses.

    concernant la réponse d'étrange :
    "Si ton moulin tourne à 1rd/s avec un couple de 1N.m alors la puissance est de 1W. En une seconde l'énergie fournie est de 1J".
    1 rd/s = 1 tour complet par seconce ???
    comment mesurer le couple de mon moulin ? est-il de 100N.m ?

    Merci à zakariamazigh pour ces infos.

    Quel dispositif me permetrrait de mesurer physiquement l'énergie créée ?

    enfin, merci pour votre indulgence.... Je vais rebosser ma physique oublié depuis de nombreuses années...
    la première marche de l'intelligence est l'humilité.... quelqu'un a vu l'escalier ?

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

    Re : rendement conversion force énergie

    Le débit de la rivière et la hauteur de chute te donnent l'énergie potentiellement récupérable.

    Ensuite, il faut estimer le rendement du moulin (vraiment pas terrible si c'est une roue à aubes) et effectivement celui du réducteur et de l'alternateur. Mais c'est de loin le premier le plus pénalisant.

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  10. #7
    gaia0

    Re : rendement conversion force énergie

    Bonjour PV,

    Merci pour ta réponse, mais le moulin n'est qu'un exemple de ce que je cherche. Je souhaite comprendre comment mesurer l'énergie produite par un système tel que le moulin.

    A ton avis, comment pourrais-je mesurer l'énergie produite, car il est effectivement très difficile de mesurer le rendement du moulin ainsi que les forces de frottement associé

    Si j'ai un moulin, je peux mettre une courroie sur l'axe du moulin, relier la courroie à un alternateur, et brancher sur l'alternateur un équipement de mesure. Peux-tu me décrire l'équipement de mesure nécessaire ?
    Je voudrais stocker les différentes mesures d'énergie en fonction du débit de l'eau qui est variable. Le dispositif de mesure peut-il être un PC avec des capteurs ?
    Si oui, peux-tu m'en dire plus sur ce point ?

    Peut-être avez-vous tous des liens qui me rendrait moins ignare en la matière...

    Cordialement

    PS : vraiment super ce forum.... Un vrai plaisir de voir que beaucoup réponde dans le seul but d'aider les autres. Il reste encore quelques humains sur cette planète...
    la première marche de l'intelligence est l'humilité.... quelqu'un a vu l'escalier ?

  11. #8
    Etrange

    Re : rendement conversion force énergie

    Salut,

    Je ne sais pas si ca te convient mais si tu soulèves une charge (grâce a un fil enroule autour de l'axe du moulin attache a un poids de masse connue), tu peux, en mesurant la vitesse de la charge, trouver la puissance développée par ton moulin. Mais la puissance sera certainement fonction de la vitesse de rotation (comme pour un moteur). En tout cas tu auras la valeur pour un cas précis.
    Il te suffit de mesurer la vitesse en m/s et de multiplier par la masse de la charge puis par 9.81 pour avoir la puissance en W. Tu peux ensuite augmenter la charge pour voir pour quelle vitesse tu obtiens la puissance maximale. Ce protocole est sans doute un peu artisanal mais il doit fonctionner !

    @+

  12. #9
    pv

    Re : rendement conversion force énergie

    Pour ton exemple concret, l'équipement de mesure est un (ou plusieurs) radiateur électrique, et éventuellement un voltmètre.

  13. #10
    gaia0

    Re : rendement conversion force énergie

    Salut Etrange ,
    Merci, c'est exactement l'explication que je cherchais. Et ta méthode artisanale me convient parfaitement, pour l'instant...
    Tu dis :
    "Tu peux ensuite augmenter la charge pour voir pour quelle vitesse tu obtiens la puissance maximale"
    Je comprends pas. Si tu augmente la charge, la vitesse va baisser proportionnellement car on doit trouver la même mesure V1 x M1 x g = V2 x M2 x g dans la mesure où le moulin ne varie pas dans la puissance qu'il délivre entres les différents essais..
    D'autres parts, tu parles de puissance maximale. Je souhaiterais, si tu ne t'ennuie pas déjà, que tu m'expliques cela car je me suis tout le temps demandé pourquoi il y avait un couple maximal sur les moteurs de motos, de voiture, etc..
    Salut pv,
    Merci pour ta remarque sur les radiateurs, cela m'a bien amusé. n'aurais-tu pas quelque chose de plus précis.
    Merci à tous les deux pour vos mess
    @+
    la première marche de l'intelligence est l'humilité.... quelqu'un a vu l'escalier ?

  14. #11
    pv

    Re : rendement conversion force énergie

    Les radiateurs, ca vient de mon expérience de producteur d'électricité avec un moulin (en Normandie).

    P=U^2/R

    C'est très précis pour la mesure de puissance si tu mesure en prime le voltage.

  15. #12
    Etrange

    Re : rendement conversion force énergie

    Re.

    Je suis content que ça te convienne !
    En fait il y aura un régime pour lequel la puissance sera maximale. En effet, imaginons qu'il n'y ait aucun couple à fournir pour faire tourner le moulin (aucune résistance à la rotation, pas de frottement ...), la vitesse de rotation aura une certaine valeur mais la puissance fournie sera nulle. A l'inverse, si la charge est trop importante, le moulin sera arrêté et le couple exercé par l'eau aura une certaine valeur. La puissance là aussi sera nulle. Entre les deux il y aura une vitesse de rotation pour laquelle la puissance fournie sera maximale. C'est ce qu'il se passe avec un moteur de voiture. La boite de vitesse permet de garder la vitesse de rotation du moteur autour du régime ou la puissance fournie est optimale.

    @+

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  17. #13
    Etrange

    Re : rendement conversion force énergie

    Re.

    Désolé j'avais pas vu la deuxième partie de la question.
    Je ne suis pas spécialiste mais je crois que pour un moteur a explosion, il y a une vitesse minimale pour que les combustions se fassent à un rythme suffisant de manière à ce que l'inertie (maintenue par le volant d'inertie entre deux combustions il me semble) permette de tenir la rotation du moteur.
    En fait, il faut que la détente s'accorde avec la combustion du carburant. Si elle est trop lente ou trop rapide, le travail fourni par la combustion est faible.
    Encore une fois je ne suis pas un mécano, peut-être que quelqu'un pourra fournir une explication plus poussée.

    @+

  18. #14
    gaia0

    Re : rendement conversion force énergie

    Bonjour et merci à tous les deux pour vos réponses qui m'ont fait avancer.

    Une dernière chose : Comment mesurer avec un radiateur ?
    On peut avoir une idée subjective de la chaleur dégagée, mais ce n'est pas précis. Ce n'est donc pas la solution

    Pour PV:
    Peux-tu m'en dire un peu plus. Cela me semble intéressant.

    A+
    la première marche de l'intelligence est l'humilité.... quelqu'un a vu l'escalier ?

  19. #15
    pv

    Re : rendement conversion force énergie

    La difficulté pour mesurer une installation de production d'énergie, c'est la charge. Tu peux utiliser un frein dynamométrique ou un banc de puissance, mais le prix va te faire fuir.

    Si tu as l'alternateur une bonne vieille résistance électrique est ce qu'il y a de mieux. En faible puissance l'ampoule électrique n'est pas mal, et en puissance plus importante, le radiateur est plus pratique (et se trouve aux encombrants).

    La résistance de l'ampoule varie pas mal avec sa température, il faut donc mesurer à la fois la tension et le courant.

    Avec le radiateur, la résistance varie beaucoup moins. La mesure de la tension te donne déjà une bonne indication de la puissance consommée. En mettant plus ou moins de radiateurs, tu modules facilement la charge. Tu peux toujours mesurer aussi l'intensité, bien sur.

    Pour avoir une idée de l'évolution de la puissance en fonction de la vitesse de rotation, tu moduleras l'excitation de l'alternateur.

    L'alternateur pas cher, tu le trouveras dans un groupe electrogène bas de gamme ou d'occasion.

    Si tu essayes de te servir de ton installation pour ton usage personnel, tu vas découvrir qu'il faut réguler la production d'énergie, ce qui n'est pas facile à faire. Il faut avoir des vannes sur le circuit d'arrivée d'eau commandées par le régulateur de l'alternateur. A défaut, tu peux te servir des radiateurs comme charge si tu n'utilise pas l'énergie. Il suffit d'un délesteur.

    Dans mon installation, je produis environ 6KW, mais pour cela, il faut inonder la prairie en amont sur 200m afin d'avoir la hauteur de chute suffisante.

  20. #16
    gaia0

    Re : rendement conversion force énergie

    Bonjour à tous,
    je souhaite vous remercier pour vos contributions.
    Pour l'heure vous avez répondu à mes premières interrogations, et je dois maintenant travailler de mon coté sur toutes ces nouvelles pistes.
    Merci et vive ce forum peuplé de personnes curieuses et bienveillantes.
    Cordialement
    la première marche de l'intelligence est l'humilité.... quelqu'un a vu l'escalier ?

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