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Niveau école ingénieur
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Dimensionnement circuit

Posté par
Meedfried
06-04-21 à 18:40

Bonjour,

1)
Je me suis posé une sorte de problème en électricité,
Je souhaite alimenter une charge (moteur) de 12V; 6 W avec une batterie de 24V; 7Ah  et en même temps calculer l'autonomie de ce moteur.

Donc, j'aimerais suivre ce chemin si possible (les valeurs sont arbitraires)

-je pars de la batterie DC (24v; 7Ah)
- DC -> AC onduleur
- Transfo (abaisser tension)
- AC -> DC redresseur
- charge (12V; 6 W)

Comment peut on dimensionner les différents composants ?

Pour l'onduleur, je pensais prendre un, de 10 VA; 24V -> 230V
10 VA car 6W / 0,6(cosphi)

Un transfo de 10 VA, 230V -> 12V

Un redresseur de 12V -> 12V

En négligeant les pertes (faibles des appareils et rdt = 0,99) j'ai une autonomie de
6W/ 24 V = 0,25 A
Une batterie de 7Ah donc
7 / 0,25 A = 28h d'autonomie.


2eme)
J'ai une question subsidiaire,
En courant continu, on a P= S
L'équivalent en courant alternatif est Pcontinu = Salternatif ?   (Au vu des unités) et donc si on a en continu 12V* 0,5 A = 6W donc en alternatif on a 6 VA ? Et donc on multiplie par cosphi pour avoir la puissance...
Et enfin si on veut la puissance d'une branche triphasé, on divise donc par 3...

Je suis désolé des nombreuses, question sans vraiment de lien entre mais ça me pose encore des problèmes aujourd'hui...

Merci d'avance

Posté par
vanoise
re : Dimensionnement circuit 06-04-21 à 18:53

Bonjour
Il faut partir de la charge et connaître sa puissance apparente puis remonter la chaîne et utilisant les données constructeur pour chaque appareil.

Posté par
vanoise
re : Dimensionnement circuit 06-04-21 à 19:09

Citation :
L'équivalent en courant alternatif est Pcontinu = Salternatif ?  

Question assez étonnante.
En continu : P=UI ; énergie consommée : W=P.t
En alternatif, pour des durées de fonctionnement grandes devant la période, ce qui est pratique presque toujours le cas  : W=P.t avec P puissance moyenne ou active. Il y a donc plutôt analogie entre puissance continue et puissance active en alternatif sinusoïdal. Cet avis est largement partagée dans la mesure où on utilise la même unité (le watt) dans les deux cas, et cela malgré le facteur de puissance qui intervient dans l'expression de la puissance active en régime sinusoïdal.
La puissance réactive, bien qu'homogène à une puissance, est usuellement exprimée voltampères réactifs et ne correspond pas à une puissance consommée. C'est une grandeur très utile comme intermédiaire de calculs (théorème de Boucherot, mesure du facteur de puissance...).

Posté par
Meedfried
re : Dimensionnement circuit 06-04-21 à 23:14

Merci ! , oui ca peut paraître bizarre ou même illogique mais ce sont des points que je n'ai jamais abordés (enfin je pense)

Donc il faut se fier aux unités (Watt ici) et dire que l'énergie se conserve, donc la puissance en Watt (mais est ce que Q se conserve et ainsi S ?)

Ainsi si je pars de la charge, qui est de P = 6W, il faut trouver la puissance apparente en ayant à disposition le facteur de la charge : S = P/ cosphi  ; même si ici le moteur est continu ? ou alors S = 6 VA car cosphi = 1

Si je repars sur le triphasé, on a donc ?
Pcontinu=  VI = Ptriactive = 3Veff Ieff cosphi = Pmonoactive = Veff Ieff cosphi

Posté par
vanoise
re : Dimensionnement circuit 06-04-21 à 23:44

Citation :
Donc il faut se fier aux unités (Watt ici)

oui : watts pour la puissance active (comme pour la puissance en continu) (pas de majuscule à watts quand on écrit le nom de l'unité en toutes lettres dans une phrase) ;
voltampères réactifs pour la puissance réactive ;
voltampères pour la puissance apparente.

Pour le moteur : comme tu parlais aussi de transformateur et d'onduleur, j'imaginais un moteur sous tension alternative sinusoïdale monophasé. Le constructeur indique en général tension efficace nominale, la puissance active nominale et le facteur de puissance. Tu obtiens comme tu l'as écrit facilement la puissance apparente nominale et l'intensité efficace. Tu peux alors remonter jusqu'à l'alimentation si tu connais les rendement des différents dispositifs de la chaîne d'alimentation.
Pour le triphasé : je ne vois pas trop l'analogie avec le régime continu que tu cherches cherche à faire. Il faut bien faire la différence entre les trois tensions simples (entre phases et neutre) et les trois tensions composées (entre phases).

Posté par
Meedfried
re : Dimensionnement circuit 07-04-21 à 00:45

Merci,

1) Donc pour le moteur, on a la puissance apparente S.  Avec cette puissance apparente on dimensionne les composants : transfo, redresseur et onduleur (ici 6 VA en absolu).

2) Pour l'onduleur, j'ai vu qu'il donnait la puissance apparente S et active P. Ces puissances sont donc utilisées pour l'alternatif mais quelle valeur prendre pour le continu ?
Je pense qu'il y a encore un point que je ne comprends pas, en alternatif on a
S² = P² + Q²; en continu on a que P, qui est donc aussi la puissance apparente. Mais alors si Q est différent de 0 en alternatif, comment cela marche ?


3)

Citation :
Tu peux alors remonter jusqu'à l'alimentation si tu connais les rendement des différents dispositifs de la chaîne d'alimentation
Citation :
Il faut partir de la charge et connaître sa puissance apparente puis remonter la chaîne et utilisant les données constructeur pour chaque appareil.

Pour remonter aux dispositifs il faut donc diviser la puissance par les rendements,
Mais, n'est ce plutôt pas la puissance active, comme ci dessous ?

Ptot = P /  (rdt redresseur * rdt onduleur * rdt MCC * rdt câble)                 rdt = rendement
avec : rdt câble = Ptot / ( Ptot + rI²)

D'ailleurs aux rendements prêts pour le 6W
Citation :
j'ai une autonomie de
6W/ 24 V = 0,25 A
Une batterie de 7Ah donc
7 / 0,25 A = 28h d'autonomie.
est ce que ce calcul est juste ?

4) Enfin pour le triphasé, j'essaye de trouver le lien entre les différents réseaux (continu, mono et tri) pour les onduleurs...


Encore merci pour votre aide !

Posté par
vanoise
re : Dimensionnement circuit 07-04-21 à 11:50

J'étais parti sur l'étude d'un moteur fonctionnant sous régime sinusoïdal monophasé. Tu parles maintenant d'un moteur triphasé. Il faut partir de ce moteur et de ses caractéristiques (voir exemple ici : )
Faire la même chose pour l'onduleur (rendement de l'ordre de 95% en général) et ainsi de suite...

Posté par
Meedfried
re : Dimensionnement circuit 07-04-21 à 12:15

Bonjour,

Je vais regarder cela,

Maintenant, si je simplifie le système
Batterie onduleur et charge.
La charge nous prend du Q et du P donc du S. Il faut donc prendre un onduleur de même S. Et donc la batterie se videra avec P de la charge divisé par le rendement (0,95) ?

Posté par
vanoise
re : Dimensionnement circuit 07-04-21 à 12:26

Oui si le moteur fonctionne dans les conditions nominales. Sinon, il faut partir de la puissance utile fournie par le moteur et tenir compte du rendement du moteur.

Posté par
Meedfried
re : Dimensionnement circuit 07-04-21 à 21:20

Oui, c'est bien si il fonctionne dans les conditions nominales,

Par la puissance utile, vous me parlez de la puissance réellement consommée par le moteur (vitesse pas nominal et/ ou arrêt du moteur) ?

Posté par
vanoise
re : Dimensionnement circuit 07-04-21 à 21:53

Par puissance utile, j'entends la puissance mécanique fournie par le moteur, c'est à dire le produit du moment du couple moteur par la vitesse angulaire. La puissance électrique consommée est alors le quotient de cette puissance utile par le rendement.

Posté par
Meedfried
re : Dimensionnement circuit 07-04-21 à 22:58

D'accord ! Merci beaucoup



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