Théorie privilégier un fonctionnement séquencé à un fonctionnement continu

[imabanana]

HELP
Bonjour à tous, je suis en prépa PSI, et dans le cadre de mes études j'étudie un système de tracker solaire
Je vous joins schéma cinématique:
https://forums.futura-sciences.com/a...atique-50-.png

Ma partie se centre sur l'étude du moteur (le pivot du bas qui sert à l'axe azimuth).En effet je cherche à montrer que un fonctionnement séquencé est plus idéal qu'un fonctionnement continu pour le moteur (ce qui parait intuitif puisque le moteur ne fonctionnera que sur des intervalles très court est donc l'energie dépensé s'en trouvera plus faible)

Pour ce faire j'ai réalisé un théorème de l'énergie cinétique : avec pour hypothèse que l'on néglige les frottements dans les liaisons, on note Wm la vitesse du moteur, on note J le moment d'inertie du pivot noté piece 1 ainsi que W1 sa vitesse de rotation et le bati que l'on note 0 je trouve :

rapport de réduction : k = W1/Wm
Ec(1/0) = 1/2 * J * W1**2

Puissance interieur = 0
Puissance exterieur = d'apres le couple moteur P = CmWm et le poids donne une puissance P = 0 (ce que je ne comprends pas ????)
d'apres le TEC :


J*W1*dW1/dt = Cm*Wm = Cm * W1/k

Je n'arrive pas à comprendre pourquoi le poids n'a aucune influence sur le couple moteur

MERCI D'AVANCE
-----

[gts2]

Bonjour,

et le poids donne une puissance P = 0 (ce que je ne comprends pas ????)

Moi non plus, comment en êtes-vous arrivé à cette puissance nulle ?

[gts2]

Bonjour,

A moins que (je ne suis pas spécialiste de ce genre de schéma) le panneau tourne autour d'un axe vertical et dans ce cas l'altitude est constante et la puissance du poids est nulle, ce qui n'a alors rien d'étonnant.

[Gwinver]

Bonjour.

Ma partie se centre sur l'étude du moteur (le pivot du bas qui sert à l'axe azimuth).En effet je cherche à montrer que un fonctionnement séquencé est plus idéal qu'un fonctionnement continu pour le moteur (ce qui parait intuitif puisque le moteur ne fonctionnera que sur des intervalles très court est donc l'energie dépensé s'en trouvera plus faible)

Pas si évident que cela.

Avec un fonctionnement discontinu, il faut une accélération à chaque mouvement, qui se traduit par un surplus de puissance, suivie d'un freinage ce qui ne se produit pas en fonctionnement continu. Le fonctionnement continu ne fait que compenser les frottements.

[A voir en vidéo sur Futura]

[imabanana]

En réalisant le calcul ci-dessous :

Et en déplaçant le torseur du poids au point de la pivot que je note A je trouve que le moment associé est nul, en effet le vecteur AG (G est le centre de gravité du tracker situé au milieu du panneau solaire) est dirigé dans le même sens que le poids donc le produit vectoriel est nul.

[imabanana]

Certes mais puisque le tracker solaire fonctionne sur 12H en continu le fonctionnement séquencé est privilégier puisqu'il fonctionnera sur seulement 1h en tout (il faut que je refasse les calculs mais je crois que c'était bien ça) juste repositionnant le panneau tout les ... de minutes. Ainsi le freinage et redémarrage n'influe pas tant que ça...

[imabanana]

Certes mais puisque le tracker solaire fonctionne sur 12H en continu le fonctionnement séquencé est privilégier puisqu'il fonctionnera sur seulement 1h en tout (il faut que je refasse les calculs mais je crois que c'était bien ça) juste repositionnant le panneau tout les ... de minutes. Ainsi le freinage et redémarrage n'influe pas tant que ça...
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[Gwinver]

La durée de présence du soleil varie dans l'année et ne dure 12 h qu'aux équinoxes.

Après le coucher du soleil vers l'ouest, il faut un retour vers l'est pour le lever.

[gts2]

est dirigé dans le même sens que le poids donc le produit vectoriel est nul.

C'est bien cela, il est où le problème alors ?

[imabanana]

Je posais la question, car cela me semblait bizarre, puisque selon moi la masse influe sur le couple moteur ce qui n'est pas le cas...

[imabanana]

Oui en effet pour le retour mais c'est la même chose pour le continu.. Excusez moi je ne comprend où vous voulez en venir...

[gts2]

Je posais la question, car cela me semblait bizarre, puisque selon moi la masse influe sur le couple moteur ce qui n'est pas le cas...

Dans votre expression, la masse joue bien un rôle : elle est dans le moment d'inertie.

[harmoniciste]

... avec pour hypothèse que l'on néglige les frottements dans les liaisons...

Bonjour,
Le moteur ne sert qu'à vaincre les frottements du mouvement que vous souhaitez entretenir, puisque aucune masse ne change de hauteur par ce mouvement (pas d'énergie potentielle à fournir)
Au contraire des frottements, ce que vous pouvez plutôt négliger c'est l'inertie du panneau, vu la lenteur extrème de sa rotation .

[imabanana]

AH, oui en effet merci je restais trop focus sur le poids !

[imabanana]

D'accord merci, et est ce que vous me conseillez de ne pas négliger les frottements des liaisons (malgré le faite que je connais pas leur expression )

[polo974]

et ne pas oublier le vent...

[Gwinver]

Bonsoir.
Après réflexion, le montage montre un panneau tournant autour d'un axe vertical.
Il n'y a donc pas de mouvement en élévation.
Dans cette situation, le mouvement autour de l'axe vertical se fait à un rythme constant de 15° par heure.
Dans le cas d'un mouvement continu, une fois initié, il ne reste plus qu'à compenser les frottements.
Avec un mouvement discontinu, il faudra une accélération à chaque démarrage en plus des frottements.

La question ne se pose que pour le cas d'un mouvement qui ne se produirait que durant les heures de soleil, mais il faudra aussi considérer une séquence de retour vers le leiu de lever du soleil après la fin de la journée.

[harmoniciste]

Polo974 a raison: L'effet du vent risque même d'être le facteur prédominant dans le couple maximum à fournir au panneau.
Heureusement, sur 180° de rotation, l'énergie correspondante se compense en partie: Sous certains angles, c'est le vent qui aide la rotation.

[sh42]

Bonsoir,

Il faudrait également tenir compte du rendement du panneau solaire en fonction de l'incidence des rayons solaires.

Si le rendement est de 99% pour une incidence de + ou - 10°, il n'y a pas lieu de faire varier en continu.

[Gwinver]

L'effet du vent est important, mais il peut changer de direction sur la durée d'ensoleillement, il ne faut donc pas compter sur une phase positive.

[harmoniciste]

Bonsoir,
Malgré le suivi autour de votre axe vertical, l'angle d'incidence des rayons solaires restera important sur le panneau, à l'aube et au crépuscule. Ce ne serait pas le cas avec l'axe visant l'étoile polaire. Il conviendrait alors, en revanche, d'équilibrer la masse sur cet axe pour minimiser la puissance du moteur.

[imabanana]

Le problème c'est que modéliser le vent est assez compliqué... Je ne sais pas trop comment m'y prendre... Peut-être par un coefficient que je modifierai selon la region/saison? Ou encore par une moyennne

[Gwinver]

Il y a deux façons de procéder.
La première est de considérer qu'il s'agit d'une force en plus à vaincre, comme un frottement, de valeur constante durant l'élément de mouvement.
Il est aussi possible de considérer un montage minimisant l'effet du vent, par exemple en faisant tourner le panneau solaire autour d'un axe contenu dans le plan du panneau.
La masse de compensation est inutile et les effets du vent se manifestent de façon symétrique sur le panneau, donc sans générer de couple de rotation.

[harmoniciste]

La masse de compensation est inutile et les effets du vent se manifestent de façon symétrique sur le panneau, donc sans générer de couple de rotation.

Bonjour,
Avec l'axe incliné que j'ai proposé, la masse d'équilibrage du poids du panneau devient utile pour éviter le couple de rotation dû au poids à lever pendant la course matinale.

[Gwinver]

Je me suis peut-être mal exprimé.

Si l'axe de rotation passe dans le plan du panneau solaire et en son milieu, la masse de compensation est inutile.
Ceci a l'avantage de minimiser le couple résultant de l'action du vent et réduit la masse à mettre en mouvement lors de la rotation.

[imabanana]

D'accord parfait merci c'est ce que je vais faire alors je pensais le modéliser par : Fp = + ou - 1/2* ro* S* v**2 * Cp (x)

[Gwinver]

Un dessin valant mieux que plusieurs posts, voici le schéma proposé:

[harmoniciste]

En ce qui concerne les effets du vent, ils ne se manifestent de façon symétrique qu'au delà d'un angle d'attaque très élevé, mais pour des angles faibles la poussée aérodynamique s'exerce plus près du bord d'attaque (disons vers ⅓ de la corde, au lieu de la moitié).
Cette force normale ayant pour valeur Cn * ½ ρ S V² , il est possible d'évaluer le couple produit par le vent en fonction de l'angle d'attaque et de la vitesse du vent:
Cn étant le coefficient de poussée normale, qui vaut environ Sin² i et S = a² pour un panneau carré de coté a, alors le couple C vaut
Sin² i * ½ ρ a² V² * (½ - ⅓) a = Sin² i * ½ ρ S V² * a/6

Sur un panneau carré de 2 m de coté, avec un vent de 20 m/s et à une orientation du vent à 30° du plan du panneau, on pourra donc avoir à l'aube:
C = Sin² 30 ρ a³ V² / 12 = 80 mN

[imabanana]

D'accord merci pour votre éclairage !

[imabanana]

Après réflexion il y a quelques petites choses que je ne comprends pas... La première c'est que je ne peut pas faire le produit commutant avec la force du vent puisqu'elle s'applique sur tout le panneau non en un point precis... J'ai alors essayé une approche physicienne plus que SI, et j'ai modélisé la puuissance exterizeur du vent par P = Cv* wv le problème c'est que ça me rajoute trop d'inconnu que je ne connais pas...