Projet PPE : comment choisir un moteur

[NadeoBaB]

Bonjour à tous
Nous sommes en Terminale S-SI et notre sujet de PPE consiste à réaliser une maison autonome. Nous avons décidé d'installer des panneaux solaires sur le toit, et que la maison suive le soleil grâce à des capteurs (une solution parmi d'autres)
Pour résumer, nous devons choisir un moteur et un moto réducteur......et là nous bloquons

Nous nous sommes inspirés pour les schémas électriques d'un ancien sujet de bac : http://www.si.ens-cachan.fr/sujets_b...me%20SUJET.pdf
Nous n'arrivons pas à trouver la méthode pour choisir un moteur.
Nous avons déjà calculer le poids de la maison et la vitesse de rotation maximale de la maison.

Merci d'avance pour votre aide
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[Antoane]

Bonjour et bienvenue !
Méthode :
1. Déterminer le couple résistif auquel sera soumis l'ensemble de motorisation et la puissance nécessaire ;
2. Déterminer quelles sont les variables à choisir (puissance, vitesse...) pour dimensionner le moteur ;
3. Déterminer à partir de quoi les "variables à choisir" seront déterminées (choix arbitraire ? fonction du pays ou on est installé ?...) ;
4. Déterminer les "variables à choisir" ;
5. Trouver le moteur qui convient.

J'ai bien détailler la chose pour que vous puissiez proprement justifier votre choix de moteur aux examinateurs tout en montrant que vous avez eu une démarche logique. Parce qu'à vrai dire, il y a aussi moyen de le faire "à la polonaise" (bien et rapidement, en "sentant" la chose).

[NadeoBaB]

Merci de nous avoir répondu si vite

1. Le couple résistif, c'est le couple à la sortie du réducteur, donc le couple necessaire pour faire tourner la maison ?
Notre maison étant sur un socle rond, notre professeur nous as donné la formule Couple = Rayon * Force
Et pour la Force F = (masse * 9.81) / vitesse de rotation de la maison
Est-ce correct ?

Pour la puissance, nous avons trouvé la formule P = C.oméga, mais nous n'en sommes pas surs.....


2. Les variables à choisir = La puissance en W, la vitesse de rotation de la maison en tr/min, le couple en N.m

3. A vrai dire, nous ne comprenons pas très bien cette étape.......Nous dirions instinctivement "choix arbitraire", mais bon......

4. Normalement toutes les variables sont définies, la puissance, la vitesse de rotation, etc....

5. Pour trouver le moteur, nos professeurs nous ont conseillés "Leroy-Somer", puisque c'était dans le sujet bac le type de moteur utilisé.

Donc, avec ses valeurs, nous ne parvenons pas à choisir correctement un moteur....A moins que nous ayons oublié des variables....


Merci d'avance

[123pourquoi]

Quelques éléments de réponses, en vrac :

* Pour un moteur électrique, il est important de se poser la question de l'alimentation : la maison sera-t-elle alimentée en triphasé ? Les moteurs à courant continue sont généralement bien moins intéressants que les moteurs asynchrones (triphasés), auquel cas peut-on "fabriquer" un courant triphasé à partir d'une alimentation monophasée sur place ?
* Si un moteur est généralement en tr/min, il serait plus pertinent d'utiliser une vitesse de rotation de la maison en rad/sec ou °/sec pour ne pas avoir des 10^-15 qui trainent.
* Peut-on utiliser le même moteur X dans tous les pays ? Tournera-t-il toujours à la même vitesse s'il mange du 3*220V@50Hz ou du 3*110V@60Hz ?
* S'il est préférable, au final, de mettre plusieurs moteurs, pourquoi est-il intéressant de faire en sorte qu'ils ne démarrent pas exactement au même moment au niveau du dimensionnement du tableau électrique ? (un moteur triphasé asynchrone, ça mange énormément au démarrage, puis plus grand chose en fonctionnement nominal, voir les courbes)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

1. Le couple résistif, c'est le couple à la sortie du réducteur, donc le couple necessaire pour faire tourner la maison ?

Oui.

Notre maison étant sur un socle rond, notre professeur nous as donné la formule Couple = Rayon * Force

Oui.

Et pour la Force F = (masse * 9.81) / vitesse de rotation de la maison
Est-ce correct ?

Est-ce homogène ?

Pour la puissance, nous avons trouvé la formule P = C.oméga, mais nous n'en sommes pas surs.....

Oui, avec C en N.m et w en rad/s et P en W.

2. Les variables à choisir = La puissance en W, la vitesse de rotation de la maison en tr/min, le couple en N.m

Sachant qu'il y a une relation entre ces variables.
N'y en as-t-il pas d'autres ?
Type de moteur ? type d'alimentation ?

3. A vrai dire, nous ne comprenons pas très bien cette étape.......Nous dirions instinctivement "choix arbitraire", mais bon......

A bah non, en tout cas pas pour tout : la puissance par exemple, tu la déduits de l'ensemble du circuit mécanique.

123pourquoi : va pas trop loin : le PPE, c'est en terminale S

[NadeoBaB]

Merci d'avoir répondu

Quand vous demandais si c'est homogène, vous demandais si la force exercée est la même à n'importe quel endroit du socle de la maison ?
Nous supposons que oui, les charges sont reparties, la maison est au centre du socle, donc oui, la force est la même.

Pour les variables, c'est vrai, nous avons oubliés l'alimentation du moteur et son type......Nous pensions prendre un moteur comme dans le sujet (230 V et triphasé)

Pour la puissance, nous pensons la calculer avec P = C*oméga. Si nous utilisons le couple à la sortie, en appliquant cette formule, nous aurons la puissance en W necessaire.....Mais est-ce la même que celle marquée sur les caractéristiques moteur ? Et sinon, quelle serait la démarche pour retrouver cette fameuse puissance ?


Merci d'avance

[Antoane]

Quand vous demandais si c'est homogène, vous demandais si la force exercée est la même à n'importe quel endroit du socle de la maison ?

Non, si c'est les bonnes unités : une force à gauche du signe égal donc des N à droite ?
3e commandement de l'aspirant ingénieur : je ne proposerais pas de formule sans en avoir vérifier l'homogénéité. Ca prend quelques secondes et permet de s'assurer qu'un résultat n'est pas trop évidement faux (oublie d'un facteur, d'un carré...).

Pour les variables, c'est vrai, nous avons oubliés l'alimentation du moteur et son type......Nous pensions prendre un moteur comme dans le sujet (230 V et triphasé)

Tu es capable de le justifier autrement que "c'est ce qu'ils ont pris dans le sujet" ?

Pour la puissance, nous pensons la calculer avec P = C*oméga. Si nous utilisons le couple à la sortie, en appliquant cette formule, nous aurons la puissance en W necessaire.....Mais est-ce la même que celle marquée sur les caractéristiques moteur ?

au rendement du moteur près, c'est ça.

[NadeoBaB]

Aaaaah d'accord ; Donc la formule n'est pas homogène......
Mieux vaut F= m.g (la vitesse est inutile)

Pour la justification d'un moteur triphasé, nous avons cru comprendre que le triphasé était plus puissant que le monophasé, donc pour une utilisation telle qu'une maison tournante, nous pensons que c'est justifié.
Après pour le 230 V, le moteur sera alimenté par les panneaux solaires, mais ca sera aussi relié au réseau, puisque la maison est situé en France et que c'est alimenté au 230 V

Pour le choix du moteur, nous avons été voir sur le site de Leroy Somer, les Compabloc : http://www.leroy-somer.com/catalogue...mpabloc-fr.pdf
Nous sommes un peu perdus, selon la puissance, le rapport de réduction, etc....

Merci d'avance !

[Antoane]

Aaaaah d'accord ; Donc la formule n'est pas homogène......
Mieux vaut F= m.g (la vitesse est inutile)

ça c'est homogène, donc c'est mieux. Mais cette force, elle correspond à la force qu'exerce la maison sur sa fondation. Est-ce celle qu'il faut vaincre par ton moteur ?
Il y a sans doute chez toi un meuble assez lourd, posé sur du carrelage ou du parquet (pas de la moquette ou du lino). Essaye de le soulever : c'est dur. Essaye de la faire tourner sur lui-même en le faisant glisser sur le sol : c'est bien plus facile. C'est cette "force de glissement" qui t'intéresse.

Pour calculer le couple moteur nécessaire, il faut connaitre la nature du contact entre la maison et sa fondation, c'est à dire comment ca tourne (j'imagine que la maison ne sera pas posée sur l'axe du moteur ). Est-ce donc :
- une butée à billes (un roulement à billes), est-ce vous qui l'avez choisi ? vous est-il imposé ?
- ou bien deux anneaux qui glissent l'un sur l'autre ?
- ou bien...
?

Pour la justification d'un moteur triphasé, nous avons cru comprendre que le triphasé était plus puissant que le monophasé,

La manière de le dire n'est pas très scientifique, mais c'est l'idée.

donc pour une utilisation telle qu'une maison tournante, nous pensons que c'est justifié.

Ceci dit, comme tu sais pas de quelle puissance tu as besoin....
Aujourd'hui, assez peu de maisons sont alimentées en triphasé, justement parce que ça correspond à des abonnement pour de grosses puissances (chauffage et chauffe-eau électrique). Un abonnement tri coute cher (jette un oeil sur le site de EDF, c'est assez intéressant). Le but de faire tourner la maison est d'économiser l'énergie, donc te parait-il normal qu'il faille une telle puissance ? In fine, se serait pas très écolo.
(nota : je dis ça a priori, sans connaitre les chiffres).

Après pour le 230 V, le moteur sera alimenté par les panneaux solaires, mais ca sera aussi relié au réseau, puisque la maison est situé en France et que c'est alimenté au 230 V

Il y a effectivement 230V entre phase et neutre, ce qui fait 400V entre les phases. En France, on est donc alimenté par du triphasé 400V.

Pour le choix du moteur, nous avons été voir sur le site de Leroy Somer, les Compabloc : http://www.leroy-somer.com/catalogue...mpabloc-fr.pdf
Nous sommes un peu perdus, selon la puissance, le rapport de réduction, etc....

Normal ! tant que tu ne sais pas quel moteur choisir précisément, c'est comme aller au super marché chercher "des piles". Si on t'en dis pas plus, pas facile de trouver ce qu'il faut !

[NadeoBaB]

Merci de nous avoir répondu
Pour le principe de fonctionnement : Concrètement, le motoréducteur entraîne un pignon, qui lui même (grâce à un système de chaîne) entraîne une couronne. Cette couronne est fixée au socle de la maison.
Sous la couronne est fixé des roulettes, qui font faire tourner la maison sur un chemin de roulement.

Pour calculer "cette force de glissement" nous avons cherché différentes formules, et nous n'arrivions pas à trouver la bonne.....

Merci d'avance !

[Antoane]

Dans un contact avec frottement, l'effort tangentiel est égal à l'effort normal multiplié par un coefficient, fonction uniquement des natures des surfaces de contact (matériaux, lubrification, mais pas dimensions).
Clairement : la force à appliquer pour faire glisser l'étagère est égale au poids de l'étagère, multipliée par un coefficient (plus faible si le sol est en carrelage que s'il est en lino).

Ici, on n'est pas vraiment en train de faire glisser qqch mais de le faire rouler (les roulettes sur la piste) mais c'est quasiment pareil. Il te faut donc la valeur de ce coef de frottement : http://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&...,d.ZG4&cad=rja (page 84). Tu es dans un cas proche de la butée à billes. M_R est le couple résistant, celui que va devoir fournir ton moteur à la maison.

[NadeoBaB]

Merci beaucoup !

Maintenant grâce à cette formule je peux déterminer le couple, puissance.....(je retrouve bien la formule C = R*F )
Donc normalement, si j'en déduit la puissance, j'aurai tous les éléments en main afin de choisir un motoréducteur ? (en ayant choisi le type de moteur et le type d'alimentation bien sur)

Merci d'avance !