calcul de moteur

[jb2256]

Bonjour,
je recherche une aide pour calculer un moteur avec un réducteur pour faire avancer une locomotive en modèle réduit.
Nous avons un circuit de 900 mètres et une locomotive dont les roues mesurent 125 mm de diamètres et qui doit avancer a une vitesse pour faire le tour en environ 15mns et un poids de 700 kg sur rail et une pente maximum de 10%. Le moteur monté à la base et un moteur de 2000w avec motor et stator bobiné en 24V et un variateur pour moteur à aimant permanent qui ne convient pas et qui a fait chauffer le moteur.
Je suis parti sur la base de :
15mn x 60s =900s
v=2 x 3.14 x r = 2 x 3.14 x 0.125 =0.785
vitesse de déplacement = 1M/s

et la je suis perdu....
-----

[antek]

La circonférence est de 0,4 m environ.
La roue devra développer 1m par seconde, donc 1/0,4 = 2,5 tours par seconde soit 150 tours par minute environ.

Pour monter la rampe il faudra une puissance d'environ (10%=0,1) 700x10x0.1 soit environ 700 W.

Tout ceci en première approximation.

Pour la chauffe moteur tu devrais nous fournir les caractéristiques moteur et variateur (des liens vers la doc).

[XK150]

Salut ,

Et pour les pertes diverses sur le plat ( et ailleurs ) , j'achèterai un dynamomètre à 10 euros pour évaluer la force au démarrage et celle qui maintient à peu près à 1 m/s .
A priori , le moteur de 2000 W convient largement , c'est le rapport de transmission ou le variateur qui n'est pas adapté ???

[Black Jack 2]

Bonjour,

Il faut environ 700 W avec les données fournies.

Un moteur 2000 W semble donc être largement suffisant sauf que ...

Ce qui fait chauffer un moteur DC à aimants permanents, ce n'est pas la puissance, c'est le couple.

Les 2000 W du moteur sont donnés pour la vitesse nominale du moteur, ce qui correspond au couple nominal.

Si, pour avoir la vitesse demandée dans les données, le moteur doit tourner à une vitesse nettement inférieure à sa vitesse nominale, on n'a plus droit à 2000 W

En première et bonne approximation, avec N la vitesse nécessaire au moteur pour avoir la vitesse désirée du train, la puissance disponible au moteur est P = 2000 * N/(N nominale)

Exemple, si N nominale moteur est 3000 tr/min et que pour avoir la bonne vitesse du train on doit faire tourner le moteur à 800 tr/min, on ne dispose que d'une puissance P = 2000 * 800/3000 = 533 W

... et si on demande 700 W au moteur pendant une durée relativement longue (15 min par exemple) , il s'échauffera plus que ce qui est permis.

Si c'est cela le problème ..., on peut par exemple intercaler un réducteur mécanique supplémentaire (si c'est possible) entre la sortie du moteur et les roues, pour augmenter la vitesse du moteur et réduire ainsi le couple nécessaire et diminuer l'échauffement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jb2256]

J'ai des photos et des documents sur le moteur et le variateur.

[jb2256]

document 1

[jb2256]

document 2

[jb2256]

Pièce jointe 465683document 2

[Black Jack 2]

Bonjour,

Il manque l'essentiel des informations.

- Caractéristiques du MOTEUR.

- Quelle est la vitesse de sortie sur l'axe du moteur pour que le véhicule roule à la vitesse souhaitée ? (et à défaut, le schéma du système de transmission entre l'axe moteur et les roues).

[jb2256]

Bonjour,
Je ne sais pas la vitesse de rotation en sortie de moteur et il était raccordé en transmission a une poulie avec courroie sur une boite de vitesse de voiture type 203 ou 403 pour finir sur la roue de la locomotive mais nous ne savons pas les rapports de réduction. Nous pensons remplacer ce moteur par un moteur a aimant permanant avec un réducteur avec la boite de vitesse nous pourrions éventuellement augmenter ou réduire encore la vitesse de roulage.

[Black Jack 2]

Bonjour,
Je ne sais pas la vitesse de rotation en sortie de moteur et il était raccordé en transmission a une poulie avec courroie sur une boite de vitesse de voiture type 203 ou 403 pour finir sur la roue de la locomotive mais nous ne savons pas les rapports de réduction. Nous pensons remplacer ce moteur par un moteur a aimant permanant avec un réducteur avec la boite de vitesse nous pourrions éventuellement augmenter ou réduire encore la vitesse de roulage.Pièce jointe 465938

Bonjour,

Il faut choisir le moteur (DC à aimants permanents) et la chaîne de transmission de telle manière que le moteur tourne à une vitesse proche de sa vitesse nominale pour la vitesse maximale choisie pour le véhicule (lorsqu'on a besoin de la puissance ... donc en côte).

L'échauffement du moteur est généré pour la presque totalité par le courant dans les bobinages ... et ce courant est proportionnel au couple moteur fourni.

Si un moteur de puissance annoncée 2000 W tourne à sa vitesse nominale, on a droit en sortie à son couple nominal (qui fait chauffer le moteur "nominalement" à ce qui est prévu par le constructeur.)

Si un moteur de puissance annoncée 2000 W tourne, par exemple, à la moitié de sa vitesse nominale, on a encore droit en sortie à son couple nominal sur temps long (qui fait chauffer le moteur "nominalement" à ce qui est prévu par le constructeur)... mais le moteur ne peut alors fournir que la moitié de sa puissance "annoncée", soit ici 1000 W

Donc, si on veut pouvoir disposer de la puissance "annoncée" du moteur (par exemple avec le véhicule en côte à une vitesse donnée), il FAUT qu'il tourne alors à une vitesse proche de sa vitesse nominale (qui est données dans la data sheet du moteur).
Si ce n'est pas le cas, il faut alors surdimensionner le moteur en conséquence.

Même si il y a une boîte de vitesse, c'est bien la vitesse à la sortie de l'axe moteur qui doit être proche de la vitesse nominale du moteur lorsqu'on a besoin de la puissance.

[jb2256]

Bonsoir,

Je comprend bien les explications mais comment calculer la puissance qu'il nous faut … dois-je prendre un moteur de 1000 W ou de 2000 W avec un réducteur pour réduire la vitesse et avoir suffisamment de couple.

Merci pour toutes ces infos.

[XK150]

Re ,

Tout a été dit : environ 700 W .
On ne peut pas CALCULER une puissance nécessaire qui dépend de la charge , des frottements , des forces de roulement , etc , etc .
Avec un dynamomètre , sur une partie horizontale , on en saurait un peu plus , déjà dit post 3 .
Roues acier sur rail acier , vous arrivez à monter 10% ??
Le calcul du réducteur ou le choix du motoréducteur sera facile une fois le moteur connu .
Les roues doivent tourner à 150 tr/min , post 2 .

[stefjm]

Une autre possibilité consiste à rajouter un ventilateur pour refroidir le moteur.

[jb2256]

Bonsoir,

Est que ce type de moteur pour faire l'affaire en remplacement de tout l'ensemble sachant que l'on a la possibilité de mettre 2 batterie de 24v?
LIEN:
https://www.amazon.fr/Mophorn-Electr...a-828606602800

Merci pour votre avis.

[XK150]

Re ,

Merci de répondre aux questions : vous montez 10% avec roues acier sur rail acier ???

[jb2256]

Bonjour,

Oui, c'est le relevé que l'on a constaté. Nous avons un système de sablage des rails en cas de patinage.

[Black Jack 2]

Bonjour,

Dans la datasheet, on trouve ceci :

Spécification

Tension Nominale : 48 V DC
Sortie : 750 W, Courant Nominal : 20 A
Aucun Courant de Charge : ≤ 5,0 A
Vitesse Nominale : 600 tr / min
Vitesse à Vide : 3100 tr / min
Rapport de Démultiplication : 6 : 1
Pignon d'Entraînement : 420-14 T
Couple Nominal : 2,56 N.m
Efficacité : ≥ 75%
*********************
J'ai un petit soucis de compréhension.

Vitesse Nominale : 600 tr / min soit 62,83 rad/s
Couple Nominal : 2,56 N.m

On calcule Puissance nominale = 62,83 * 2,56 = 161 W arrondis

Alors quid du "Sortie : 750 W" de la data sheet ?

J'ai bien peur que 750 W est la puissance maximale permise sur temps courts (temps court à déterminer)

Mais que la puissance admissible sur temps long est de 161 W ... loin en dessous des 700 W calculés pour gravir la côte annoncée.

Si c'est une côte qui est franchie en temps court (devant la constante de temps thermique du moteur) et avec une réducteur adéquat entre la sortie pignon et les roues, soit, mais ce n'est pas sûr du tout.

[XK150]

Et pourtant : 48 *20*0.75 = 720 W utiles ... et moteur adapté au besoin .
De toute façon , avec 700 kg , c'est la pente qui tue !!! Pour moi , trop juste ....
Cette pente , quelle longueur , quel profil exact ???

[Black Jack 2]

Et pourtant : 48 *20*0.75 = 720 W utiles ... et moteur adapté au besoin .
De toute façon , avec 700 kg , c'est la pente qui tue !!! Pour moi , trop juste ....
Cette pente , quelle longueur , quel profil exact ???

Bonjour,

Reste à voir ce que signifie vraiment le "utile"

Quand des spécifications ne sont pas cohérentes, il y a, en général, un loup caché quelque part.

Rien ne dit que les "20 A" ne sont pas donnés pour la puissance maximale, c'est même probable.

Et, si oui, on a Pmax utile = U * Imax * 0,75

C'est bien une puissance "utile" puisqu'on peut en disposer en sortie ... mais cela ne signifie pas qu'on peut en disposer en temps long.

Et si c'est cela ... alors, on a bien P nominale utile = 161 W (et ici, c'est en temps long).

Et P maximale utile (car mécaniquement disponible) = 720 W ... pendant "un certain temps".

Si les spécifications fournies sont écrites par les commerciaux (ou des revendeurs), on a souvent ce genre d'"anomalies".
On écrit les valeurs "tape à l'oeil" et on laisse la rigueur de coté.

Si c'était moi, je ne choisirais pas ce moteur sans avoir des spécifications techniques sérieuses fournies par le constructeur...

Et il faut en plus, évidemment bien connaître les vraies caractéristiques de la pente (pourcentage, longueur) et la vitesse réelle désirée en montée, et aussi connaître les détails de la transmission entre la sortie moteur et les roues. (comme déjà dit, la puissance seule ne rime à rien, elle n'est pas disponible quelle que soit la vitesse du moteur).

[jb2256]

Merci pour l'info. Je vais essayer de prendre exactement les données de la pente le 8 octobre car je vais pas avant.

[jb2256]

Bonsoir ou bonjour,

J'ai pris les mesures exactes des pentes et de distances.

La distance de la 1ere partie est de 36 mètres à 1% et ensuite 23 mètres à 2% soit une longueur totale de 59 mètres qui est la partie la plus longue. Reste une autre petite pente sur 22 mètres à 1,7%.
Les mesures on été faite avec un niveau électronique avec pourcentage.
C'est différent de ce que l'on m'a donnée comme information que je vous est rapporter au début du forum.

Le train se compose de la locomotive avec son conducteur avec une baladeuse pouvant accueillir au maximum 10 adultes chose qui très rare puisque souvent ce sont des familles avec enfants. Donc en peut considérer transporter la charge maxi de 80 kg / personnes soit un totale de 880 kg.

Bon dimanche.

[XK150]

Oui , ça paraît plus réaliste que des pentes à 10 %....

Pourrait on avoir la masse TOTALE en mouvement ? Par déduction , loco : 700 kg , passager et chauffeur de chaudière : 880 kg et la remorque à bétail ?

[jb2256]

Le poids du matériel en statique doit être de l'ordre de 1800 kg tout compris au maximum mais sur les roues le poids devient plus faible lors d'un roulement sauf pour la mise en mouvement. donc la" bétaillère " environ 100 kg.
Une personne normalement constituer pourrais en poussent un wagon SNCF le faire rouler.

[XK150]

Le poids reste le même , mais oui , une personne pouvait pousser un wagon 2 essieux vide sur une portion de voie SNCF parfaitement horizontale .
Au fait , avez vous essayé de pousser et de tirer l'ensemble , même à vide et encore mieux en charge ?
Depuis le début , je propose une mesure avec un dynamomètre sur une partie horizontale ...

[jb2256]

On sort ou on rentre le matériel en poussent la plupart du temps et ce n'ai pas plus lourd qu'une voiture moyenne d'au temps plus que les moteurs on tendance à rester entrainer.

[Black Jack 2]

Bonjour,

Coefficient de résistance au roulement pour "Roue de chemin de fer en acier sur rail en acier" : de 0,0010 à 0,0024

Pour pousser une masse de 1800 kg (roues en acier sur rail en acier) sur une surface horizontale, il faut une force d'environ 1800 * 9,81 * 0,0024 = 42 N

Hors démarrage bien entendu.

Plus les frottements dans les roulements , dans la transmission, et ailleurs ...

Et ceci évidemment hors la force due aux frottements aérodynamiques à estimer (Cx*S , vitesse)

[jb2256]

Merci Black Jack 2 pour ton retour. Cela va éclairer XK150.