Intensité imposée par le réseau à un générateur

[PaulBG]

Bonjour,

Je m’intéresse un peu à la production d’électricité, mais j’avoue que j’ai un doute, et mes recherches sur le net n’ont rien donné.

Supposons que :
- J’attache une masse de poids m à un câble.
- Au bout de ce câble, j’ai un système qui me permet de remonter la masse en enroulant le câble autour d’un axe de diamètre D (comme une manivelle).

Mon objectif est alors de produire de l’électricité lors de la descente de la masse.

Pour cela, je relie mon axe à un générateur DC (type moteur de perceuse : 500W max, alimentation 230V DC, 2900tr/min max, et donc logiquement vu qu’on est en DC : I=P/U = 500/230 = 2,2A environ).

Maintenant, à moins que je ne me trompe, en fonctionnement générateur, en négligeant les pertes du aux rendements divers et variés :
- La tension produite sera proportionnelle à la vitesse de rotation.
- L’énergie que pourra fournir mon système sera de l’ordre de Ep = mgh.
- Et l’intensité sera proportionnelle au couple.

Mais supposons que je me relie à mon réseau domestique (avec un onduleur au milieu bien sûre !) ou que je souhaite recharger une batterie 230V (je sais, c’est une grosse batterie !) :
- Quel sera le couple imposé par le réseau ou par ma batterie ?
- Et donc, comment puis-je prévoir l’intensité et la puissance produite par mon moteur de perceuse ?

Je préfère rester sur du DC car mes connaissances en électricité ne sont pas extra, et ajouter des cos phi risque surtout de m’embrouiller !

J’espère que j’ai été clair et que vous comprenez mon problème ! De mon côté, je ne trouve pas de solution…

Quoi qu’il en soit, merci pour votre aide !

Paul
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[LPFR]

Bonjour.
Un moteur de perceuse est un mauvais exemple. C'est compliqué de l'utiliser comme générateur. Laissez-le aux "grandes personnes".

Prenons un exemple plus simple: un moteur CC branché à une source (un accumulateur) de 3 V.
Imaginons que si vous branchez le moteur (à vide) sur la source il se met à tourner à 1000 T/min.
Si on néglige les pertes, c'est à cette vitesse que la force contrélectromotrice du moteur (la tension qu'il génère) est égale à la tension de la source. Et dans ce cas il n'y a pas de courant qui circule. S'il tourne un peu moins vite, par exemple, à cause des frottements, la tension générée sera plus faible et la source fournira du courant et de la puissance au moteur.
Si vous le faites tourner plus vite (avec un système mécanique externe), la tension générée sera plus grande que les 3 V et le moteur enverra du courant (et de la puissance) vers l'accumulateur. Et ce courant qui circule dans le moteur crée un couple mécanique que la source de puissance externe doit fournir pour le faire tourner.
Le courant sera égal à [la tension générée par le moteur moins la tension de l'accumulateur]/[les résistances séries du bobinage et de l'accumulateur].
Au revoir.

[stefjm]

Un moteur a deux degré de liberté :
Courant proportionnel au couple.
Tension proportionnelle à la vitesse.

Si la mécanique impose un couple, le courant est imposé dans le circuit et la loi de maille donne la fem du moteur et donc sa vitesse.
Si la mécanique impose une vitesse, la tension est imposée dans le circuit et la loi de maille donne le courant dans le moteur et donc son couple.

[PaulBG]

Bonjour,

Déjà, merci pour vos réponses ! Donc si j’ai bien suivi, on en revient au fait que le couple impose l’intensité. J’ai fait un petit exemple d’application « pratique » ci-dessous. Pourriez-vous me dire si ça a un sens pour vous ? Ou alors, suis-je à la ramasse ?

Dans mon cas, supposons :
- Ma masse m pèse 10kg.
- La hauteur de « chûte »H est de 10m.
- Le câble qui tient la masse est enroulé autour d’un axe de rayon R = 1cm. L’axe est directement couplé au moteur.
- Je souhaite que son temps de descente soit de t = 10 s.


Donc :
- Energie potentielle : Ep = m x g x h = 10x10x10 = 1000 Joules

- P = Ep / t = 1000/10 = 100W

- Le couple vaut T = m x g x R = 10 x 10 x 0,01 = 10 N.m

- Or P = T (N.m) x ω (rad/s). Donc ω = P / T = 100 / 10 = 10 rad/s, soit 1,6 tr/s ou 96 tr/min.

- En supposant que, à l’aide d’un motoréducteur, j’entraine un moteur cc à sa vitesse « 12V » (il fonctionne alors en générateur) :
o P = U x I, donc I = P / U = 100 / 12 = 8,33A.

- Et donc, normalement U = R x I. Donc R = U / I = 1,44 Ω.

Et donc, maintenant, les questions !

1- Si je comprends bien, mon système délivrera les 100W, à 12V, uniquement si derrière j’ai une demande de 8,33A, ou une résistance de 1,44 Ω (pour la totalité du circuit biensûre !) ?

2- Autrement dit, si je n’ai pas de consommation à l’arrière du moteur, ma masse va alors entrainer le moteur plus rapidement, sans créer d'énergie (ou presque) et l'énergie va se dissiper… en s’écrasant au sol ?

3- Au contraire, si j'ai une résitance trop importante, mon système risque de ralentir, voir de freiner?

6- Enfin, supposons que derrière, je souhaite charger une batterie qui a besoin de 12V et 8,33A pour charger. Le simple fait de brancher mon générateur dessus suffira-t-il pour effectivement lui envoyer toute l’énergie ? Ou comment puis-je faire pour « forcer » mon système à envoyer du 12V à 8,33A ?

J’espère que je ne vous soule pas trop avec mes questions ! Et encore, attendez qu’on s’attaque au courant alternatif

Merci pour tout !

Paul

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
J'ai l'impression que vous n'avez pas lu ce que je vous ai écrit.
Aussi longtemps que le rotor ne tournera pas assez vite c'est le réseau qui fera tourner votre moteur.
Il faut que vous réussissiez à faire tourner le rotor plus vite que ça, pour que ce soit votre engin qui envoi de la puissance vers l'extérieur.
Alors, vos calculs avec "mgh" ne présentent, pour l'instant, aucun intérêt.
Au revoir.

[invite07941352]

Bonjour,
Pourquoi vouloir toujours entraîner un moteur ? Les dynamos 12V, il en existe des millions .
Passer de 96 tr/mn a une vitesse nominale de dynamo de 3000 tr/mn ( par exemple) va nécessiter un sacré multiplicateur qui va vous manger toute votre puissance .
Oui, 100W, 12V, 8.3 A : il suffirait de mettre une faible résistance de réglage en série entre la dynamo et la batterie , ou bien mieux, jouer sur l'excitation dynamo .
Q2, Q3, Q6 : oui .

[PaulBG]

Bonjour,

Bonjour.
J'ai l'impression que vous n'avez pas lu ce que je vous ai écrit.
Aussi longtemps que le rotor ne tournera pas assez vite c'est le réseau qui fera tourner votre moteur.
Il faut que vous réussissiez à faire tourner le rotor plus vite que ça, pour que ce soit votre engin qui envoi de la puissance vers l'extérieur.
Au revoir.

J’ai bien compris que, si lorsque je branche mon moteur sur une batterie, celui-ci tourne à 1000 tr/min, il faudra alors que je fasse tourner mon moteur encore plus vite pour que ce soit moi qui l’entraine et alimente ainsi la batterie. De cette façon, je génère une tension supérieure à la tension apportée par l’accumulateur. Dans mon exemple, j’aurais effectivement dû dire que je produisais du 14,4V pour alimenter une batterie 12V.

Alors, vos calculs avec "mgh" ne présentent, pour l'instant, aucun intérêt.

Mon objectif, est de pouvoir alimenter un réseau ou une batterie, je m’interroge donc sur la façon d’y arriver, et je tente de lier des réalités physiques (« concrètes »), à de l’électricité (beaucoup moins concrètes pour moi !). Pour moi l’électricité sans la lier à la physique c’est « un peu comme le H de Hawaï, ça ne sert à rien » :P

Bonjour,
Pourquoi vouloir toujours entraîner un moteur ? Les dynamos 12V, il en existe des millions .
Passer de 96 tr/mn a une vitesse nominale de dynamo de 3000 tr/mn ( par exemple) va nécessiter un sacré multiplicateur qui va vous manger toute votre puissance .

On m’a toujours dit que les dynamos étaient des moteurs que l’on faisait tourner à l’envers, c’est tout simplement pour ça.
Au départ, j’étais partie sur une perceuse pour la simple raison qu’elle a un moteur cc (il me semble), avec un réducteur intégré, un système de fixation simple en bout capable de s’adapter facilement à , une plage de fonctionnement exploitable (0-2900tr/min) et est facile à trouver. Je me doute cependant que son rendement est plutôt faible.
Mais effectivement, si le moteur de perceuse n’est pas compatible avec ce que je souhaite faire, alors je passerais vers une dynamo qui est effectivement faite pour ça.

Oui, 100W, 12V, 8.3 A : il suffirait de mettre une faible résistance de réglage en série entre la dynamo et la batterie , ou bien mieux, jouer sur l'excitation dynamo .
Q2, Q3, Q6 : oui .

Donc, si j’ai bien compris, en supposant que je sois bien dimensionné, il "suffit" de :
- Faire tourner un moteur (ou une dynamo) plus vite qu'il ne tournerais s'il était en fonctionnement moteur, ce qui me fournit la tension.
- Mettre une résistance pour que imposer une intensité (et donc une puissance).
- Mettre une batterie (avec un système de charge intermédiaire pour ne pas l'endommager), ou me raccorder au réseau (avec un onduleur), hop, on fait tourner le conteur EDF à l'envers?! (non, là je déconne, je sais que ça ne marche pas exactement comme ça ).


Ou alors faut jouer sur l’excitation de la dynamo ? Là, je ne sais pas faire ! Je me renseigne, et si je ne trouve rien, je reviens vers vous !

Quoi qu’il en soit, encore merci pour vos réponses !

Paul