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Roue à inertie

  1. #1
    pierickk

    Roue à inertie

    bonjour à tous,
    je souhaiterais lisser la production d'électricité de mon groupe électrogène à l'aide d'une roue à inertie.
    après quelques recherches sur le moteur, j'en ai déduit qu'il me faudrait une roue qui aurait une force de
    20Nm à 3000trs/min.
    pouvez-vous m'aider à trouver les dimensions et la masse de ma roue ( acier ou fonte).
    merci.

    -----


  2. Publicité
  3. #2
    phys4

    Re : roue à inertie

    Bonsoir,
    Je pense que 20 Nm c'est un couple, si je traduis cela, il vous faut une puissance instantanée pour assurer le lissage de +/- 6 kW

    Par contre il manque une donnée, c'est la tolérance de variation de vitesse de la roue et l'énergie qu'il faudra compenser ?
    Par exemple, s'il faut les 6kW pendant une seconde, la roue ralentira, de combien admettez vous qu'elle ralentisse ?
    Le but est d'arriver au calcul du moment d'inertie, ensuite vous pourrez choisir diverses solutions de masse et de rayon.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  4. #3
    pierickk

    Re : roue à inertie

    bonsoir,
    je vous remercie pour votre réponse .
    vous avez très bien cerné mes données , car la génératrice (ancienne ) fournie 5kw,et le moteur thermique 6kw.
    il lui faut une vitesse mini de 3000trs/min pour atteindre 380volts .
    de combien j'admet qu'elle ralentisse est une très bonne question!
    je vais vous répondre : le moins possible , si c'est possible !

  5. #4
    phys4

    Re : roue à inertie

    Votre réponse montre que le problème n' a pas encore été défini.

    La roue d'inertie doit compenser une variation de puissance, quelle peut être cette variation et quelle est sa plus grande période.
    Il faut d'abord connaitre exactement les caractéristiques du moteur.
    Ensuite se donner des spécifications sur la stabilité de la sortie. Vous verrez ensuite si les masses en mouvement ne suffisent pas pour assurer la stabilité voulue.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  6. #5
    pierickk

    Re : Roue à inertie

    bonjour,
    je vais faire les recherches sur les données moteur,et je reviens vers vous dans la soirée.
    merci

  7. #6
    pierickk

    Re : Roue à inertie

    bonsoir,
    je vous donne les caractéristiques du moteur thermique .
    Net power 6.3 kW (8.4 HP) / 3 600 rpm Cont. rated power 4.6 kW (6.2 HP) / 3 000 rpm 5.1 kW (6.8 HP) / 3 600 rpm Max. net torque 19.1 Nm / 1.94 kg m / 2 500 rpmous .

  8. #7
    phys4

    Re : Roue à inertie

    Merci,
    il faudrait maintenant pouvoir évaluer la régularité du moteur (nombre de cylindres), je suppose qu'il s'agit d'un 4 temps.

    et aussi les caractéristiques de l'alternateur couplé.

    Quel est le réseau qui doit être alimenté, quelles sont ses tolérances de variation de fréquence te de tension ?
    Avec tout cela vous pourrez commencer à avancer.

    Désolé de tout cela, voyez la complexité du problème que vous abordez ?
    Comprendre c'est être capable de faire.

  9. #8
    pierickk

    Re : Roue à inertie

    Le moteur est mono cylindre 4Temps
    génératrice 6kva ,
    pour alimenter un petit réseau domestique.
    vous estes dur avec moi!
    je vous remercie de votre patience .

  10. #9
    phys4

    Re : Roue à inertie

    Une forte oscillation de vitesse viendra du monocylindre, d'où une modulation de tension sur deux périodes.
    Le problème sera de trouver la tolérance des appareils ménagers et la modulation tolérable.

    Sans doute quelques personnes pourront aider à trouver ces caractéristiques.
    Le moteur est surement régulé à 3000 tours/min.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  11. #10
    pierickk

    Re : Roue à inertie

    bonjour,
    Merci pour votre réponse ,
    serait-il possible d'avoir une idée approximative des dimensions du volant?
    merci.

  12. #11
    XK150

    Re : Roue à inertie

    Bonjour ,
    A ce point , je ne suis pas trop phys4 . J'explique :
    Un moteur monocylindre 4 temps équipé de son propre volant d'inertie , tournant à 3000 tr/min , même à vide n' a jamais présenté
    une variation de vitesse entre ses 2 tours de cycle au point d'entraîner la nécessité d'étudier une correction . Son volant moteur est fait pour cela .
    Les centaines de petits groupes électrogènes du commerce sont censés fournir du 50 Hz , à peu près sinusoïdal ,
    largement suffisant pour les applications grand public . En fait ce qui est loin d'être parfait , c'est la régulation :
    même si l'on obtient 45 - 55 Hz , c'est encore suffisant pour les applications ménagères .
    Alors , la différence entre 2 tours du cycle à 4 temps , là , franchement , je ne vois pas ses conséquences , s'ils en existent .

  13. #12
    XK150

    Re : Roue à inertie

    Re ,
    Après , ce que je ne comprends pas c'est la question initiale : qu'entendez vous " par lisser la production " ???
    Votre groupe est équipé d'une régulation qui maintient sa vitesse à ( environ ) 3000 tr/min quelque soit la charge .
    Que reprochez vous à cette régulation ?
    Votre roue à inertie va seulement contrarier le système de régulation .
    Dernière modification par XK150 ; 07/09/2017 à 07h10.

  14. #13
    SULREN

    Re : Roue à inertie

    Bonjour,

    Ne peut-on pas dire :
    Le groupe électrogène a déjà un volant d’inertie propre : celui de son vilebrequin, celui du volant moteur (s’il existe) et celui du rotor de l’alternateur, tous de faible diamètre donc de faible moment d’inertie.
    Le volant d’inertie supplémentaire qu’on veut ajouter aura peut-être un diamètre bien plus grand, donc un bien plus fort moment d’inertie, à masse égale.

    Le volant supplémentaire apporte un stockage d’énergie supplémentaire.
    - Il s’oppose donc encore plus à la variation de vitesse angulaire au cours d’un tour moteur et réduit l’harmonique correspondant……mais cet harmonique pose t’il vraiment problème en domestique ???
    - Il encaisse les pics brefs de consommation. Si on démarre une grosse disqueuse alimentée par le groupe, le courant d’appel de la disqueuse fera d’autant moins chuter la fréquence que le moment d’inertie total du groupe sera élevé. Cela pourrait arranger les affaires du PC raccordé lui aussi sur le groupe.....quoiqu'il compte sur son alim à découpage pour digérer ce genre de choses.

    Mais l’augmentation du volant d’inertie pourrait provoquer un pompage du régulateur de vitesse (fréquence). C'est la remarque de XK150.
    - Si c’est un régulateur purement proportionnel il doit avoir un très grand gain pour éviter l’erreur de statisme entre charge nulle et charge maximale tirée par les utilisateurs. Par exemple maintenir l’erreur de statisme entre 48 Hz et 52 Hz sur toute la plage de consommation.
    L’augmentation du moment d’inertie de l’ensemble risque de provoquer du pompage.
    En théorie un très grand gain ne peut pas provoquer de pompage si le système est du premier ordre, de la forme : K/(1+Tp). De quel ordre est-il ?
    - Si le régulateur possède une action intégrale (peu probable sur ce type de machine) il y a risque de pompage lorsqu’on accroît l’inertie de l’ensemble, même si le système est du premier ordre.

    NB : dans le réseau électrique européen on compte bien sur l’inertie des rotors turbines et alternateurs, pour encaisser les variations brutales d’écart entre production et consommation (par exemple : le déclenchement d’une grosse centrale de 1300 MW) le temps que la régulation de fréquence du réseau vienne compenser en augmentant la production des centrales encore en service.
    Dernière modification par SULREN ; 07/09/2017 à 09h18.

  15. #14
    phys4

    Re : Roue à inertie

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    même si l'on obtient 45 - 55 Hz , c'est encore suffisant pour les applications ménagères .
    Alors , la différence entre 2 tours du cycle à 4 temps , là , franchement , je ne vois pas ses conséquences , s'ils en existent .
    Comme je m'y attendais, nous avons recueilli des données :
    donc si je prends la puissance à 3000t/min qui ne fait que 5 kW, une fluctuation de vitesse de 10% sur 3/4 du cycle soit 30 ms, cela fera 150J à compenser avec 10% de variation de vitesse.

    Le moment d'inertie doit être d'au moins 0.016 kg.m-2
    Ce qui correspond par exemple à 1 kg sur un rayon de 12,5 cm.
    Vous comparez cela au volant qui doit exister sur votre moteur et à l'alternateur qu'il entraine, et vous nous direz si vous pensez que cela ne suffit pas.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  16. #15
    pierickk

    Re : Roue à inertie

    bonsoir,
    merci à tous pour l'attention que vous portez à mon projet.
    Comme le dit SULREN, j'ai un PC , un scanner, une imprimante 3D, un aspirateur ,et un petit convecteur .
    mon problème est que tout cela ne fait pas bon ménage , surtout pour l'imprimante .
    question moteur , c'est un Honda gx270 sans démarreur.

  17. #16
    SULREN

    Re : Roue à inertie

    Bonjour,
    La recherche de la solution optimale dépend de l’usage que l’on veut faire de ce groupe électrogène.
    - Alimentation occasionnelle d’appareils électro-portatifs en des endroits de sa propriété où le réseau électrique n’arrive pas :
    J’utilise pour cela un petit groupe de 3,8 KVA et je considère que le constructeur l’a conçu pour sortir une tension suffisamment « propre » qui ne risque pas d'endommager ces appareils.

    - Alimentation de secours du domicile en cas de coupure de secteur de durée supérieure à 8 h et ne devant pas excéder 2 à 3 jours, , suite par exemple au passage d’une mini-tornade, ou de chutes de neige exceptionnelles, ou…..
    (en fait j’ai acheté mon groupe dans ce but, mais en 5 ans, dans ma région, ces conditions ne se sont jamais produites).
    Dans ce cas on peut utiliser le groupe pour faire tourner en alternance :
    a) Pendant quelques heures les appareils peu sensibles : la chaudière, le ou les congélateurs, le frigo(*), l’outillage portatif, les pompes immergées.
    b) Puis pendant une paire d’heures : l’informatique, les chargeurs de téléphone, appareils photos, etc.

    NOTA: penser à stocker quelques jerrycans de carburant, ce qui pose problème. Dans de telles situations les routes peuvent être coupées, ou les stations service....être hors service.

    - Alimentation permanente du domicile : (caravane, mobile home, ou résidence très isolée non desservie par Enedis). Dans ce cas tous les appareils qu’ils soient dits sensibles ou pas restent alimentés en même temps.

    La solution du volant d’inertie supplémentaire peut améliorer la capacité du groupe à encaisser les courants d’appel sans chuter en fréquence et à réduire ses fluctuations cycliques de vitesse angulaire.
    Mais l’ajout de ce volant n’est pas chose facile, risque de perturber la régulation du groupe, etc.

    L’autre solution consiste à alimenter toute l’informatique à travers un UPS placé en aval du groupe.
    C’est un coût supplémentaire (pas excessif) et qui peut de toutes façons se révéler nécessaire.
    J’ai dû en acheter un parce que dans mon village les micro-coupures de secteur sont fréquentes, les « pêches » de tension aussi, lors des commutations auxquelles procèdent Enedis.
    (Je ne parle pas des surtensions d’orage, car tous les habitants ont pris la bonne habitude d’arracher toutes les prises, UPS compris, pendant la durée de l’orage. Trop de dégâts ont eu lieu faute de cela).

    (*) Attention : les frigos sont de plus en plus bourrés d’électronique et deviennent sensibles aux problèmes de masse, de perturbations réseaux.
    Dernière modification par SULREN ; 07/09/2017 à 21h09.

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