frein à eau

[invite7c4c97f2]

Bonjour à tous,

Actuellement en deuxième année à l'Ecole Nationale Supérieure d'Arts et Métiers, j'ai pour projet la construction d'un banc d'essai moteur pour tracteur agricole.


Pour l'instant, j'en suis à choisir quel type de frein je vais utiliser : frein à courant de foucault, frein à dissipation rhéostatique, frein à eau.

Je dois dire que les infos trouvées sur les différentes technologies sont assez "vulgarisées". Si pour le principe de fonctionnement je pense avoir assez d'infos, je n'ai rien par contre sur le principe de régulation.
Si quelqu'un pouvait me donner quelques explications où un lien internet sur la façon dont on régule ces freins, je suis prenneur;

Merci d'avance
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[Jeanpaul]

D'abrod ne serait-il pas intéressant de récupérer cette énergie pour faire quelque chose ?
Les courants de Foucault, les freins à dissipation par viscosité ne canalisent pas bien l'énergie donc se prêtent mal à un contrôle. Un frein basé sur un générateur s'y prête bien mieux. Mais si tu vas voir chez Peugeot, Citroën et Renault tu verras des bancs d'essais bien équipés. Par exemple, pour tester une boîte de vitesses sous un couple donné on récupère l'énergie de freinage pour la réinjecter en énergie d'entraînement.

[chatelot16]

il y a plusieur facon de voir :

une grosse pompe a eau est la solution la moins chere : il est facile de regler la puissance consomé en ouvrant plus ou moins un gros robinet a la sortie d'une pompe centrifuge : la meme pompe peut suporter une large gamme de vitesse : la puissance ne sert qu'a rechauffer l'eau

bien sur on peut avoir envie de recuperer l'energie de facon plus utile : pour un vrai banc d'essai ou on veut mesurer a toute les vitesse possible un alternateur 50hz ne suffit pas

le mieux serait un bon variateur pour moteur asynchrone triphasé capable de marcher en recuperation d'energie pour renvoyer la puissance du moteur dans le reseau : ca cera beaucoup plus cher qu'une pompe a eau : mais le variateur poura servir a d'autre chose quand le banc d'essai ne servira plus

[chatelot16]

mais precise la puissance du tracteur : si c'est un gros tu n'aura pas un compteur edf de puissance suffisante , et la pompe a eau sera le plus simple : il est meme possible de l'emprunter a quelqu'un qui s'en sert en ete pour de l'irrigation

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite7c4c97f2]

Merci pour vos réactions.

A Jeanpaul, pourriez-vous me dire pourquoi vous n'utiliseriez pas de frein à courant de foucault ou de frein hydrodynamique? Est-ce un problème de régulation?


J'ai aussi pensé à l'option "pompe" dont on limiterait la section de sortie pour faire varier la charge, c'est ce qui est proposé par "Rototest". Si quelqu'un connaissait un autre fabriquant, qu'il n'hésite pas.

Sinon, j'ai également une contrainte dont je n'ai pas parlé, et qui est celle de la mobilité du banc, (eh oui, hélas);


Si je prends un moteur électrique, il faut donc que ce soit forcément un frein rhéostatique, parce que le frein à récupération suppose une électronique assez"encombrante".

A mon sens, ce qui fait l'intérêt de la pompe, c'est que c'est une système autonome. Pour le refroidissement, on peut meme envisager que ce fluide entraine un ventilo qui souffle sur un échangeur de chaleur.

[Jeanpaul]

A Jeanpaul, pourriez-vous me dire pourquoi vous n'utiliseriez pas de frein à courant de foucault ou de frein hydrodynamique? Est-ce un problème de régulation?

Oui, précisément parce qu'un banc d'essais non contrôlé ne vaut rien.

[invite7c4c97f2]

Oui, précisément parce qu'un banc d'essais non contrôlé ne vaut rien.

J'ai effectivement déja entendu dire qu'il était difficile de réguler les freins hydrodynamiques (j'attends encore des infos de Voith à ce sujet), par contre, je suis un peu surpris que vous pensiez cela des freins à courant de foucault. Dans mon stock d'annales de concours, j'ai retrouvé un sujet de SI abordant les freins à courants de foucault. Il s'agit de l'epreuve de CCP 2004 PSI. Apparemment, ce genre de frein trouve quand meme ses applications pour les bancs d'essai. On parle de régulation en couple, en vitesse. Pourriez-vous un petit peu développer votre pensée sur ce point?


Que pensez-vous du frein "pompe"?



Pour Chatelot16, pour ce qui est de la puissance du tracteur, disons environ 100 chevaux, vitesse de rotation entre 500 et 1500 tr/min, couple maxi à la prise de force 600Nm.


Merci

[chatelot16]

les frein a courant de foucaud , telma de camion sont facile a regler

le probleme est que a poste fixe il surchauffent rapidement : il faut une enorme ventilation : le gros ventilateur sera une facon de plus de manger de la puissance

voith c'est des ralentisseur a huile pour camion : je crois que l'on dose le freinage en remplissant ou vidant l'huile du ralentisseur : c'est donc moins pratique a commander qu'un telma

pour moi l'avantage d'un pompe a eau c'est que quand elle a fini de servir de banc d'essai elle peut reprendre sa place pour arroser quelque part

ou servir de pompe de secours deriere un tracteur quand une pompe electrique est en panne

[chatelot16]

une autre solution est un gros alternateur avec un regulateur modifié pour accepter toute les vitesse de rotation et qui alimente un rheostat electrolytique : c'est 3 enorme plaque de tole trempé dans de l'eau avec un peu de soude : cela peut absorber une puissance enorme si la quantité d'eau est suffisante

je connais une entreprise ou il font cela pour tester en charge des enormes groupes electrogene

l'avantage est qu'en mettant le moteur a la bonne vitesse ca fait toujours un bon groupe electrogene pouvant etre utile

[Jeanpaul]

Je n'ai pas de chiffres sur la précision de réglage d'un ralentisseur. Sur un camion, ce n'est pas fondamental. On peut toujours mesurer le couple et la vitesse et asservir mais je ne sais pas si c'est commode.

[invite7c4c97f2]

une autre solution est un gros alternateur avec un regulateur modifié pour accepter toute les vitesse de rotation et qui alimente un rheostat electrolytique : c'est 3 enorme plaque de tole trempé dans de l'eau avec un peu de soude : cela peut absorber une puissance enorme si la quantité d'eau est suffisante

je connais une entreprise ou il font cela pour tester en charge des enormes groupes electrogene

l'avantage est qu'en mettant le moteur a la bonne vitesse ca fait toujours un bon groupe electrogene pouvant etre utile

A chalelot. Dans votre dernier message, vous me faites part d'un fabricant de résistances électrolytique. De mes derniers cours de chimie, je me souviens des notions de conductance/conductivité, mais entre 2 plaques. Comment cela fonctionne t-il avec 3 ? Et finalement, quel serait dans ce cas le principe de régulation du générateur? Plonger plus ou moins la tôle dans le bain? Serait-ce simplement un moteur asynchrone que l'on branche sur ces résistances ou faut-il prévoir une électronique de régulation?


Merci
Bonne soirée

[chatelot16]

non ce n'est pas un fabricant de resistance mais un bobineur de moteur et alternateur

les trois plaque c'est pour prendre du triphasé mais en forme un peu bizare pour constituer 3 paire de plaques constituant 3 charge

la puissance est reglé en fesant monter ou descendre l'ensemble des plaques


dans le cas d'un banc d'essais moteur je nutiliserai le mouvement des plaque que comme reglage grossier je prefere faire le reglage precis par l'exitation de l'alternateur

de toute facon il faut suprimer le regulateur d'origine qui ne suporte pas de tourner a d'autre vitesse que celle qui fait 50 Hz : avec une exitation indepandante reglé par un rheostat ca peut tourner a n'importe quelle vitesse

un moteur asynchrone ordinaire ne convient pas sans vrai variateur de triphasé : tres cher : avec des simple condensateur ce n'est pas stable et difficile a regler

mais il y a les moteur asynchrone a roror bobiné : assez courant en grosse puissance : le rotor a 3 bague et trois charbon a brancher sur un rheostat de demarrage : si on envoie du courant continu dans 2 de ces charbon ca fait un alternateurs : c'est moins bon qu'un vrai alternateur car cela demande un puissance d'exitation bien plus forte qu'un vrai alternateur , mais ca marche tres bien , et ces gros moteur sont beaucoup plus facile a trouver en recuperation que des alternateurs

[invite76532345]

Bonjour Calaexion.
Le système décrit par notre camarade Chatelot fonctionne merveilleusement et spécialement dans l'eau de mer (mais pas en espace mer ouvert, c'est interdit car on fait de la "pêche électrique").
Un petit piège au dimensionnement de l'alternateur: Comme on travaille en résistance pure, le cosφ est égal à 1 (pas à 0.85 comme sur la plaque de la machine). La mesure est en kW, pas en KVA.
Il est classique de mesurer la puissance absorbée par une pompe centrifuge en "étranglant" son refoulement (débit-mètre + manomètre(s) + thermomètre(s) ) ce qui sert entre autres à vérifier que la courbe constructeur est exacte. L'instrumentation est assez "lourde".
Quand on connait bien les courbes de la pompe que l'on utilise, il est assez facile de déduire la puissance entrante à l'arbre (≡ puissance moteur x rendement transmission)
Le CETIM à Nantes et SULZER à Mantes possèdent des bancs d'essais très au point. Comme il y a des "Gadz'arts" chez eux je pense qu'il doit être facile d'obtenir des billes (Je suis en retraite depuis plusieurs années, j'ai perdu le contact).
Cordialement

[chatelot16]

que ce soit un alternateur ou une pompe mesurer la puissance sur le circuit electrique ou hydraulique me parait trop peu precis

il faut mettre un capteur de couple quelque part

la solution classique dynamo balance , monter l'alternateur ou la pompe sur un suport articulé permetant de mesurer le couple me parait vraiment lourde a realiser pour une centaine de CV : je prefere un capteur electronique mesurant la torsion d'un arbre de transmission

[inviteb691334c]

mais il me semble que ce genre de capteur est fort couteux

[chatelot16]

oui bien sur mais on n'est pas obliger d'acheter un truc tout fait

par example deux roue a encoche aux 2 bout d'un arbre de transmisson

des cellule photoelectrique captent les signaux

la torsion de l'arbe est telle que ca ne depasse pas une dent au couple maxi : le couple est donc mesuré par le dephasage entre les deux cellules

[invite76532345]

Bonjour

la torsion de l'arbe est telle que ca ne depasse pas une dent au couple maxi :

1/ Quelle dent?
2/ Donc, en toute logique, si on ne travaille pas au couple maxi, et pour tracer la courbe couple d'un moteur on a besoin des intermédiaires, on aura un "déphasage" égal à une fraction de dent. ?????
Un petit schéma aiderait à comprendre.
Toute idée est bonne à considérer. Cependant la question d'origine est:

j'ai pour projet la construction d'un banc d'essai moteur pour tracteur agricole.
Pour l'instant, j'en suis à choisir quel type de frein je vais utiliser

La "roue a encoche " (avec une seule encoche comme il est écrit) qui n'est pas un "type de frein" sort du sujet.
A+

[chatelot16]

le capteur de couple est un element important d'un banc d'essai moteur

le systeme avec 2 roueS a encocheS aux boutS d'un arbre marche aussi avec des encoches tres fines et une torsion qui fait un grand nombre d'encoches mais le systeme de mesure doit etre numerique et ne pas rater le comptage avec des parasites

une solution pour eviter que les erreurs de comptage s'accumulent est que chaque disque ait une dent bouché : cela permet a chaque tour entier de verifier le comptage

pour le systeme ou le dephasage ne depasse pas une dent j'ai fais ce genre de mesure avec un montage analogique qui fait bien la moyenne et donne bien le couple moyen meme si il y a des oscillation et meme des faux rond dans le montage des disques a encoches

un systeme numerique parait a priori plus precis , mais sera catastrophique si il ne fait que des mesures ponctuelle sans faire de moyenne representative

[invite7c4c97f2]

Bonjour,

Merci pour le débat, cela me donne des pistes de reflexions bien utiles pour plus tard.

Pour en revenir au système de freinage avec une pompe. J'ai
mené un calcul rapide (simplifié) avec quelques équations de mécanique des fluides. J'ai simplement considéré une portion de tube horizontale avec une pompe et un limitateur de débit.


Il apparait (à priori bien sûr) que la vitesse de rotation est inversement propotionnelle à la cylindrée de la pompe et le couple proportionnel. J'en déduit donc qu'il me faut une pompe à cylindrée variable.
Plusieurs d'entre vous parlent d'une pompe centrifuge, à cylindrée fixe donc, est-ce applicable à mon problème?

En fait, pour un banc d'essai, a-t-on intérêt à pouvoir définir le couple de freinage? Si on veut tracer des courbes M=f(omega), définir la vitesse de rotation ne suffit-elle pas?




Merci et bonne journée

Calaexion

[chatelot16]

une pompe centrifuge a eau n'a pas de cylindrée : elle a des courbes de fonctionnement donnant une pression fonction de la vitesse et du debit qui sont ce quelle sont : ce n'est pas robinet ouvert que le puissance est la plus faible : c'est plutot le contraire c'est robinet fermé que la pluissance est la plus faible , mais sans etre nulle , et la puissance augmente au fur a mesure que l'on ouvre

quand tu parle de piston , c'est une autre solution : pompe hydraulique de peleteuse : avec une cylindrée fixe c'est robinet ouvert que la puissance sera la plus faible , et plus on fermé plus la puissance augmente : mais bien prevoir une soupape de securite car si tu ferme trop ca casse sans rire

meme robinet ouver la puissance consomé est importante : une pompe a cylindrée variable qui peut aler jusqua la cylindée nulle poura descendre la puissance jusqu'a presque 0

la pompe hydraulique est une bonne solution aussi : plus cher qu'un alternateur , mais facile a trouver en recuperation : surtout en considerant qu'une pompe usée pour une pelleteuse sera tout a fai correcte pour un banc d'essai : si des fuites internes diminuent le rendement , cela n'a aucune importance pour un banc d'essai : le seul but de la pompe est de perdre de la puissance !

personnellement je prefere l'alternateur , car au moin une fois construit il peut servir de groupe electrogene de secours : alors que les autres solution ne serviront jamais a rien d'autre

autre remarque : il n'y a pas besoin d'un alternateur de 100CV : un alternateur de puissance plus faible a sa vitesse nominale peut voir sa puissance augmenter en le fesant tourner plus vite en fesant une tension plus forte dan la meme proportion : le rheostat a eau se moque de la frequence et peu s'adapter a n'importe quelle tension

pourquoi pas une bonne veille boite de vitesse de camion entre le moteur et l'alternateur pour pouvoir optimiser les choses

[invite76532345]

Bonjour à tous

Je ne suis pas tout à fait d'accord avec toi, Chatelot, quand tu dis

si des fuites internes diminuent le rendement , cela n'a aucune importance pour un banc d'essai : le seul but de la pompe est de perdre de la puissance !

Un banc d'essai est un outillage destiné à prendre des mesures. Les fuites doivent donc être quantifiées si l'on veut des mesures justes car elles consomment de l'énergie..
Et puis cette citation me paraît en contradiction avec celle-ci:

que ce soit un alternateur ou une pompe mesurer la puissance sur le circuit electrique ou hydraulique me parait trop peu precis

Ai-je raté quelque chose ?
Autre chose:

une pompe centrifuge a eau n'a pas de cylindrée : elle a des courbes de fonctionnement donnant une pression fonction de la vitesse et du debit qui sont ce quelle sont

Une pompe centrifuge ne donne pas une pression mais une hauteur manométrique. La pression correspondante s'obtient en fonction de la densité (ou de la masse spécifique) du liquide pompé. Et même si c'est de l'eau, la densité varie en fonction de la température, le liquide pompé circule en boucle sur un banc d'essais; donc il s'échauffe et la pression diminue. Il faut en tenir compte.
Ce n'est pas simple de réaliser un banc d'essais hydraulique. Certains sont "homologués" et/ou internationalement reconnus comme référence. J'en ai cité deux précédemment.

Calaexion

En fait, pour un banc d'essai, a-t-on intérêt à pouvoir définir le couple de freinage? Si on veut tracer des courbes M=f(omega), définir la vitesse de rotation ne suffit-elle pas?

Couple, régime de rotation et puissance sont liés. On peut choisir n'importe quels paramètres à mesurer (2) et calculer le troisième.
Ce n'est qu'une question de mise en œuvre et de prix de revient (les industriels et les clients sont très sensibles au prix de revient)
A+

[chatelot16]

Un banc d'essai est un outillage destiné à prendre des mesures. Les fuites doivent donc être quantifiées si l'on veut des mesures justes car elles consomment de l'énergie..
Et puis cette citation me paraît en contradiction avec celle-ci:
Citation:
que ce soit un alternateur ou une pompe mesurer la puissance sur le circuit electrique ou hydraulique me parait trop peu precis

il n'y a pas de contradiction : a partir du moment ou je met un bon capteur de couple le truc qui mange la puissance peut marcher n'importe comment : la seule qualité qu'on lui demande c'est de pouvoir prendre une puissance stable pour avoir le temps de mesurer

alternateur pompe a eau pompe hydraulique il y aura toujours variation avec l'echauffement , mais il faudra que ca soit suffisament lent pour avoir le temps de mesurer

inversement si on veut faire la mesure de puissance sur le circuit hydraulique il faut une pompe de super qualité pour que son rendement ne change pas avec la vitesse du vent et l'age du capitaine : ca ne me parait pas la bonne solution

le capteur de couple parait compliqué mais il permet d'optenir une bonne precision avec n'importe quel bazar de recuperation pour manger la puissance

je pense meme que sur un bon tracteur un capteur de couple devrait etre integré a la transmission : ca serait un outil bien utile pour optimiser le travail


avec l'alternateur on peut faire un regulateur special qui pilote l'exitation pour faire un couple constant meme si la resistance electrolytique change un peu en chauffant , avec une pompe un regulateur de couple sera un peu plus compliqué

[invite7c4c97f2]

Rebonjour,

J'ai fait une mauvaise manip et je ne sais pas si mon message est passé ou pas. Si celui-ci fait doublon, je m'en excuse par avance.



Au vue des discussions en cours, j'ai l'impression que je peux éliminer deux des 4 concepts initiaux, frein à courant de foucault parce que l'alimentation électrique et le refroidissement nécessaire font de ce système un système vraiment pas autonome et frein à eau, parce qu'il apparait difficile à réguler (problème de refroidissement, régulation par air comprimé, pas très facile à envisager pour une installation mobile).

J'en suis donc à choisir entre frein "pompe" et frein "générateur".

Pour moi, l'intérêt du frein pompe est qu'il s'agit d'un système totalement autonome.(Je ne parle pas de l'électronique de mesure, problème qui se posera plus tard). Même pour le refoidissement, par l'intermédiaire d'un moteur hydraulique entraîné par l'huile/eau qui sort de la pompe, on peut souffler sur un échangeur air/huile ou air/eau, suivant le fluide choisi.
J’ai un penchant pour cette option

Pour ce qui est du frein "générateur", est-on forcément astreint à prendre un moteur asynchrone? J'ai vu qu'une machine asynchrone, même en mode générateur, avait besoin d'être alimentée, ce qui n'est pas forcément applicable à une installation prévue pour être mobile.

Personne n’a parlé de moteur synchrone ou de dynamo, pourrais-je savoir pourquoi ?
Je vais paraître naïf, mais ne pourrait-on pas simplement envisager une dynamo qui débite dans une résistance variable?


J'ai essayé de trouver qqc sur les rhéostats à eau, mais je dois dire que je n'ai rien touvé de concluant. Quelqu'un pourrait-il me réexpliquer en quoi cela consiste? C'est surtout cette histoire de 3 plaques qui me pose problème.


Merci
Calaexion

[chatelot16]

un moteur synchrone c'est pratiquement la meme chose qu'un alternateur : je n'en parle pas car c'est tres rare dans l'industrie : ca se fait surtout pour les tres grosse puissance car ca a un rendement un peut meilleur qu'un asynchrone

dynamo a courant continu ca marche aussi mais il faudrait que tu en trouve une de la bonne puissance

je ne vais pas faire de dessin pour l'histoire des trois plaque de forme bizarre car il est plus simple de mettre 3 paires de plaques pour faire 3 resistance indepandantes pour les 3 phase

je dirais pifometriquement en comparant avec le rheostat que j'ai vu : surface 0.5m2 ecartement 5cm

remplir avec de l'eau pure et si ca ne consomme pas assez de puissance ajouter du carbonate de soude pour augmenter la conductibilité

le sel n'est pas une bonne idée car cela fait de la corosion sur les plaque : avec la soude elle n'ont meme pas besoin d'etre en inox

l'eau chauffe tres vite et quand ca aproche 100° toute l'energie passe en vapeur : il faut donc remplir avec de l'eau pure pour garder le niveau

NE PAS REMPLIR N'IMPORTE COMMENT AVEC UN SEAU POUR NE PAS PRENDRE LE COURANT : il vaut mieux une cuve en fer relie a la terre et remplir par un tuyau en fer a la terre aussi

[invite7c4c97f2]

Bonsoir,

L'avantage, avec une dynamo, c'est que la régulation des paramètres de freinage est bien plus simple. C'est simplement en faisant varier la valeur de la résistance non?


Calaexion

[chatelot16]

dynamo ou alternateur c'est pareil tu modifie la ou les resistance en montant ou descandant les plaques dans l'eau

mais alternateur ou dynamo il est encore plus rapide de changer l'exitation pour commander instantanement la tension de sortie

c'est pour cela que je vois une commande manuelle sur le rheostat liquide et un regulateur electronique sur l'exitation pour reguler le couple

[invite73d10a2b]

Bonjour,

Je souhaite également monter dans la cadre de mon travail un frein pour moteur thermique « voiture » 100CV environ 20 daN/m

J’ai entendu parler de frein à air (une turbine à pas variable), ce type de frein à pour caractéristique non négligeable de ne pas chauffer

Quelqu’un aurait il des infos, existe t’il un frein à air capable de dissiper une telle énergie ?

[chatelot16]

c'est une solution mais pour trouver un ventilateur qui bouffe 100CV il en faudra un gros

dans le meme genre tu peut prendre une helice a pas variable d'avion et regler la puissance en reglant le pas

ca fera du bruit et du vent mais ca doit marcher