Propulsion électrique et Lipo

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Objectif : montrer comment on peut choisir sa LiPo pour une propulsion électrique donnée
Eléments de connaissance abordés :
- principe de la propulsion aéronautique (hélice : diamètre, pas et matériau)
- principe du couplage hélice-moteur brushless
- équipements électroniques embarqués
- grandeurs électriques d’un élément (volt, ampère, résistance)
- de l’élément au pack
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En propulsant l’air, l’hélice fournit de l’énergie cinétique
hélice (diamètre, pas, matériau)
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En propulsant l’air, l’hélice fournit de l’énergie cinétique
hélice (diamètre, pas, matériau)
La vitesse de l’appareil dépend de la traction de l’hélice
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En propulsant l’air, l’hélice fournit de l’énergie cinétique
hélice (diamètre, pas, matériau)
La vitesse de l’appareil dépend de la traction de l’hélice
Les paramètres du vol sont assujettis à la chaîne de propulsion électrique (*)
(*)
et aussi à l’aérodynamisme de l’appareil
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Chaîne de propulsion électrique
hélice (diamètre, pas, matériau)
moteur (Kv, I (A), P (W), m)
renseignés sur la notice
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Chaîne de propulsion électrique
hélice (diamètre, pas, matériau)
moteur (Kv, I (A), P (W), m)
contrôleur (Imax, BEC, Vmax)
renseignés sur la notice
renseignés sur la notice
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Chaîne de propulsion électrique
hélice (diamètre, pas, matériau)
moteur (Kv, I (A), P (W), m)
renseignés sur la notice
renseignés sur la notice
contrôleur (Imax, BEC, Vmax)
servomoteurs
auxiliaires
RX
éléments de commande
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Chaîne de propulsion électrique
hélice (diamètre, pas, matériau)
moteur (Kv, I (A), P (W), m)
renseignés sur la notice
contrôleur (Imax, BEC, Vmax)
servomoteurs
auxiliaires
batterie : FEM , Q (mAh), NC (Ah/h)
renseignés sur la notice
RX
éléments de commande
LiPo
renseignés sur la notice (!?)
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Chaîne de propulsion électrique
hélice (diamètre, pas, matériau)
moteur (Kv, I (A), P (W), m)
contrôleur (Imax, BEC, Vmax)
servomoteurs
auxiliaires
batterie : FEM , Q (mAh), NC (Ah/h)
RX
LiPo
Après avoir allumé l’émetteur,
on peut brancher la batterie
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Chaîne de propulsion électrique
hélice (diamètre, pas, matériau)
régime établi
données électriques du
couple hélice-moteur
moteur (Kv, I (A), P (W), m)
servomoteurs
auxiliaires
batterie : FEM , Q (mAh), NC (Ah/h)
RX
LiPo
intensité (A)
contrôleur (Imax, BEC, Vmax)
FEM (V)
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Chaîne de propulsion électrique
hélice (diamètre, pas, matériau)
régime établi
données électriques du
couple hélice-moteur
moteur (Kv, I (A), P (W), m)
hélice (diamètre, pas, matériau)
contrôleur (Imax, BEC, Vmax)
batterie : FEM , Q (mAh), NC (Ah/h)
RX
LiPo
intensité (A)
servomoteurs
auxiliaires
(10-5 ‘’)
FEM (V)
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Chaîne de propulsion électrique
hélice (diamètre, pas, matériau)
régime établi
données électriques du
couple hélice-moteur
moteur (Kv, I (A), P (W), m)
hélice (diamètre, pas, matériau)
contrôleur (Imax, BEC, Vmax)
batterie : FEM , Q (mAh), NC (Ah/h)
RX
LiPo
intensité (A)
servomoteurs
auxiliaires
(10-5 ‘’)
(11-5.5 ‘’)
FEM (V)
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Chaîne de propulsion électrique
hélice (diamètre, pas, matériau)
régime établi
données électriques du
couple hélice-moteur
moteur (Kv, I (A), P (W), m)
hélice (diamètre, pas, matériau)
contrôleur (Imax, BEC, Vmax)
batterie : FEM , Q (mAh), NC (Ah/h)
RX
LiPo
intensité (A)
servomoteurs
auxiliaires
(10-5 ‘’)
(11-5.5 ‘’)
FEM (V)
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Chaîne de propulsion électrique
hélice (diamètre, pas, matériau)
régime établi
données électriques du
couple hélice-moteur
moteur (Kv, I (A), P (W), m)
hélice (diamètre ; pas ; matériau)
contrôleur (Imax, BEC, Vmax)
RX
intensité (A)
servomoteurs
auxiliaires
(10-5 ‘’)
(11-5.5 ‘’)
P (W)
batterie : FEM , Q (mAh), NC (Ah/h)
LiPo
FEM (V)
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Choix d’un moteur électrique
avions < 1,8 kg , motoplaneurs < 2 kg
Deux brushless 2810 aux Kv (*) différents
2810-800
Kv = 800 rpm.V-1
2810-1000
Kv = 1000 rpm.V-1
(*) KV : vitesse de rotation de l’arbre moteur en t/mn sous 10 V aux bornes des 2 fils du contrôleur
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Choix d’un moteur électrique
avions < 1,8 kg , motoplaneurs < 2 kg
hélices recommandées : APC
2810-800
APC E 10x5’’ ; APC 11x5,5’’
APC 12x6’’ ; APC 13x6,5’’
2810-1000
APC E 10x5’’ ; APC 11x5,5’’
APC 12,25x3,75’’
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Corrélations vitesse (rpm) / intensité (A)
intensité (A)
rpm
APC E 10x5’’
APC 11x5,5’’
APC 12x6’’
APC 13x6,5’’
brushless 2810-800
intensité (A)
La vitesse de rotation (rpm) augmente avec l’intensité du courant électrique
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Corrélations vitesse (rpm) / intensité (A)
10000
APC E 10x5’’
APC E 10x5’’
intensité (A)
rpm
APC 11x5,5’’
APC 11x5,5’’
APC 12x6’’
APC 12,25x3,75’’
APC 13x6,5’’
5000
0
brushless 2810-800
intensité (A)
10
20
30
brushless 2810-1000
La vitesse de rotation (rpm) augmente avec l’intensité du courant électrique (*)
(*)
à condition que le moteur ainsi que l’hélice soient libres de mouvement
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Comparaison entre les hélices
10000
APC E 10x5’’
APC E 10x5’’
rpm
APC 11x5,5’’
APC 11x5,5’’
APC 12,25x3,75’’
APC 12x6’’
APC 13x6,5’’
5000
0
10
20
intensité (A)
30
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Et les « tensions » requises dans tout ça ?
10000
APC E 10x5’’
APC E 10x5’’
14 V
rpm
APC 11x5,5’’
12 V
APC 11x5,5’’
APC 12,25x3,75’’
10 V
APC 12x6’’
APC 13x6,5’’
8V
5000
0
10
20
intensité (A)
30
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Diagramme intensité / « potentiel » (*)
APC 12,25x3,75’’
APC 11x5,5’’
APC E 10x5’’
APC 13x6,5’’
intensité (A)
APC 12x6’’
APC 11x5,5’’
APC E 10x5’’
FEM (V)
(*)
également connu sous le nom générique de diagramme de couplage flux (intensité)/force (FEM)
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A propos de résistance interne
APC 12,25x3,75’’
APC 11x5,5’’
APC E 10x5’’
APC 13x6,5’’
intensité (A)
APC 12x6’’
APC 11x5,5’’
APC E 10x5’’
1/R = ∆I / ∆V
FEM (V)
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Choisir le nombre d’éléments pour sa LiPo
APC 12,25x3,75’’
APC 11x5,5’’
APC E 10x5’’
APC 13x6,5’’
intensité (A)
APC 12x6’’
APC 11x5,5’’
APC E 10x5’’
2s
3s
FEM (V)
4s
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Il reste à choisir « C » et NC !
APC 12,25x3,75’’
APC 11x5,5’’
APC E 10x5’’
APC 13x6,5’’
intensité (A)
APC 12x6’’
APC 11x5,5’’
APC E 10x5’’
2s
3s
FEM (V)
4s
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Conclusion
Pour une masse totale embarquée donnée :
La propulsion d’un modèle électrique nécessite l’adaptation entre moteur et hélice
De cette adaptation résultera un compromis entre :
vitesse de rotation du moteur (rpm)
intensité du courant électrique de propulsion (A)
force électromotrice de propulsion (V)
Et c’est de ce compromis que l’on pourra procéder au choix de la FEM de sa LiPo