8 - Usinages

8.7.1 Mesure de puissance un frein électrique
C’est très bien de réaliser de jolis petits moteurs, mais tôt ou tard, l’envie vous
prend de connaître ce que ce moteur a dans le ventre.
Certains amateurs ont une connaissance imparfaite de la puissance de leur moteur,
certains se basent sur des ratios connus et annoncent des puissances fantaisistes,
en toute bonne foi.
Un jour, recevant la visite d’un collègue Stirling, le test de son moteur donna à
peine 1 watt, alors qu'il était persuadé qu'il en faisait 2 ; il s'était basé sur les
ratios des meilleurs anglais.
Il est indispensable de disposer d’un banc d’essai, le plus simple étant constitué
d’un petit moteur électrique à aimant permanent, qu’il faut tester afin d’en
connaître les caractéristiques.
Pour cela le moteur est monté sur des roulements afin de lui permettre de tourner
sur son axe.
Sa rotation est contrariée par des ressorts tarés et une aiguille indique le couple.
La première série d'essais consiste à établir la courbe de tension / vitesse ; un
galvanomètre lit la tension de sortie à différentes vitesses ; celle ci est
proportionnelle à la vitesse de rotation.
La seconde série consiste à relever l'intensité, en court circuit du moteur tout en
relevant les valeurs du couple.
On en déduit trois informations :
vitesse
vitesse
U = Kv x Vit
Kv = coefficient tension /
I = Ka x Vit
Ka =coefficient Intensité /
Ri= U / I
Pé= U x I
Ri = résistance interne.
Pé = Puissance électrique
Les valeurs de couple relevées combinées à la vitesse donnent la puissance
mécanique absorbée.
Pa = Cple x Vit dans laquelle :
Pa = Puissance absorbée en watt
x 0,1043
Cple = couple en Newton x mètre
Vit = vitesse en radians / seconde Vitesse en tours / Minute
Les valeurs électriques et mécaniques reportées sur un tableau permettront de
calculer le rendement du moteur : Rend ; pour un petit moteur de jouet celui ci
sera de l'ordre de 65 à 70 %, et de 80 à 85 % pour un moteur de précision.
Quand les caractéristiques du moteur sont connues (tension / vitesse, résistance
interne) la balance n’est plus nécessaire, une simple lecture de la tension de sortie
et de l’intensité permet de déterminer la puissance du moteur.
La lecture d'intensité et de la tension indique la valeur de la résistance variable :
Rv = V / I
Rv = résistance variable
Pui mot = I ² x (Rv + RI) /Rend
Dans le cas de mon premier banc j’ai utilisé un moteur de magnétoscope de très
bonne qualité (rendement de 85 %), mais dont la capacité en puissance est limitée à
quelques watts.
Banc de forte puissance
transistor de puissance.
Résistance
variable
à
partir
d'un
On peut aussi utiliser un système de frein, constitué par un tambour freiné ou d’un
frein électrique (type frein basé sur les courants de Foucault) ou plus simplement
avec un moteur électrique à excitation séparée monté sur une balance.
Je me sers d'un alternateur automobile monté sur balance, je lis la vitesse et le
couple, ce qui me donne après un rapide calcul, la puissance de mon moteur.
8.7.2 mesure de puissance avec système à inertie
Comme pour les moteurs de voiture il existe une autre méthode pour déterminer de
manière plus élégante et plus sophistiquée.
Il suffit de mesurer l’accélération d’un volant d’inertie, qui peut être celui du
moteur, et après calcul il est possible d’obtenir en une seule mesure la puissance
et la courbe de puissance en fonction de la vitesse.
J’utilise un boîtier de marque PICO qui branché sur le port série d’un ordinateur
permet d’enregistrer directement dans une feuille de calcul EXCEL les valeurs
nécessaires.