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Janvier
2008[Projet Trottinette Electrique] [Sophie Richet - Sébastien Péré]
Rapport de projet :
Etude d'uneTrottinette
électrique
A l'attention de :
M. Boitier
M. Baget
Janvier
20082 [Projet Trottinette Electrique] [Sophie Richet - Sébastien Péré]
Sommaire
I.Présentation de la trottinette .............................................................................................. 5
1.Caractéristiques principales ........................................................................................... 5
2.Décomposition de la trottinette ....................................................................................... 5
3.Caractéristiques des différents éléments .......................................................................... 5
Batteries ........................................................................................................................ 5
Chargeur ....................................................................................................................... 6
Boitier électronique .......................................................................................................... 6
Moteur ........................................................................................................................... 6
4.Tests de la trottinette .................................................................................................... 6
Vitesse de la trottinette ..................................................................................................... 6
Vitesse de rotation de la roue ............................................................................................ 7
Autonomie de la trottinette ................................................................................................ 7
1.Schéma électrique ....................................................................................................... 8
2.Description du fonctionnement ....................................................................................... 8
Remarque ...................................................................................................................... 8
III.Etude du Chargeur de la batterie .................................................................................... 9
1.Mesures ..................................................................................................................... 9
En entrée ....................................................................................................................... 9
En sortie ........................................................................................................................ 9
2.Allure des grandeurs .................................................................................................... 9
Analyse spectrale de l'entrée ............................................................................................. 9
Analyse temporelle des courants efficaces ........................................................................ 10
3.Rendement ............................................................................................................... 10
IV.Etude des pertes .......................................................................................................
11Janvier
20083 [Projet Trottinette Electrique]
[Sophie Richet - Sébastien Péré] 1.Bilan des pertes du banc d'essai .................................................................................. 11
Rotor bloqué ................................................................................................................. 11
A vide (avec galet) ......................................................................................................... 11
2.Bilan des pertes du moteur de la trottinette ..................................................................... 12
Rotor bloqué ................................................................................................................. 12
A vide .......................................................................................................................... 13
3.Bilan des pertes du réducteur ...................................................................................... 14
4.Bilan des pertes frottements entre roue et sol ................................................................. 15
5.Essais ...................................................................................................................... 15
En charge .................................................................................................................... 15
6.Rendement ............................................................................................................... 16
TP Contrôle du couple d'une machine à courant continu ............................................................. 17
1.Valeur et paramètres .................................................................................................. 17
Hacheur quatre quadrants .............................................................................................. 17
Machine à courant continu .............................................................................................. 17
Dynamo-Tachymétrique ................................................................................................. 17
Sonde de courant .......................................................................................................... 17
2.Banc moteur ............................................................................................................. 17
3.Contrôle du courant .................................................................................................... 18
Facteur d'échelle ........................................................................................................... 18
Commande à hystérésis ................................................................................................. 19
Essais ......................................................................................................................... 20
TP asservissement de vitesse ................................................................................................ 21
1.Point de fonctionnement ............................................................................................. 21
2.Mise à l'échelle .......................................................................................................... 21
3.Identification ............................................................................................................. 22
Janvier
20084 [Projet Trottinette Electrique]
[Sophie Richet - Sébastien Péré] 4.Correcteur ................................................................................................................ 22
Détermination de ɒi ....................................................................................................... 22
Détermination de Ki ....................................................................................................... 22
Choix des composants ................................................................................................... 23
5.Essais ...................................................................................................................... 23
Conclusion .......................................................................................................................... 24
Bibliographie ....................................................................................................................... 25
1.Documentation technique de la trottinette en français ...................................................... 25
2.Décomposition de la trottinette ..................................................................................... 25
Janvier
20085 [Projet Trottinette Electrique] [Sophie Richet - Sébastien Péré]
I. Présentation de la trottinette
1. Caractéristiques principales
Poids total : 7,5 kg
Vitesse : entre 8 et 12 Km/h
Autonomie : de 6 à 10 Km
Dimensions : 750 x 160 x 900 mm
Poids maximum conseillé : 60 kg
Fabriqué en chine
2. Décomposition de la trottinette
3. Caractéristiques des différents éléments
Batteries
12V 4Ah
Moteur Chargeur Boitier électronique
Starter Frein
2 batteries de 12V
Fusible
Janvier
20086 [Projet Trottinette Electrique] [Sophie Richet - Sébastien Péré]
Chargeur
Délivre du 24V DC et 400mA en sortie.
Puissance 16W
Boitier électronique
- 2 résistances - 1 transistor - 1 condensateur - 1 relais (SHA T90 SA, NO : 30A/240VAC, NC : 20A/240VAC,DC24V)
Moteur
Puissance 100W
MY6824DC - 6A
4. Tests de la trottinette
Vitesse de la trottinette
Nous effectuons 4 mesures de la vitesse de la trottinette sur une distance de 23,4m.Temps (s) Vitesse (km/h)
8,3 10,14
8,5 9,91
8,9 9,47
8,6 9,80
En moyenne, on parcourt une distance de 23,4m en 8,6s à une vitesse de 9,8km/h (soit 2,73 m/s)Janvier
20087 [Projet Trottinette Electrique] [Sophie Richet - Sébastien Péré] Vitesse de rotation de la roue On sait que V = Rroue * roue (avec V en m/S et roue en rad/s) ou encore V = Rroue * 2 * * Nroue (avec V en m/S et Nroue en tr/s).
Alors Nroue = V / (2 * * Rroue). Or 2 * * Rroue est égal au périmètre de la roue. On mesure donc au
sol la valeur du périmètre de la roue. On trouve Proue = 43,1cm. Donc Nroue = V / Proue = 2,73 / 0,431 soit Nroue = 6,33 tr/s ou encore roue = 39,8 rad/s.Autonomie de la trottinette
En temps :
On note que la batterie fournit 3,5Ah
3,5 A 1h
5,33A X ?
X =3,5 A 1h
Y ? 24 min 30s
Y =En distance :
9,8km 1h
X ? 39,4min
X = soit X = 6,43km9,8km 1h
Y ? 24 min 30s
Y = soit Y = 4kmAvec banc
d'essaiEn réel
En réel
Avec banc
d'essaiJanvier
20088 [Projet Trottinette Electrique] [Sophie Richet - Sébastien Péré]
II. Etude du boitier électronique
1. Schéma électrique
2. Description du fonctionnement
Pour lancer le moteur de la trottinette, il faut d'abord prendre un petit élan puis fermer l'interrupteur S
(c'est-à-dire appuyer sur le starter). Cela fait apparaître une force électromotrice aux bornes de C2 et
permet d'amener le transistor Q1 à saturation. La commutation du relais s'effectue alors et parconséquent le moteur est alimenté. Lorsqu'on relâche le starter (c'est-à-dire qu'on ouvre l'interrupteur
S) ou qu'on appuie sur le frein (c'est-à-dire qu'on ouvre l'interrupteur F), le moteur s'arrête
automatiquement.Remarque
D2 est une diode de roue libre qui permet d'évacuer le courant de la bobine du relais. D1 est également
une diode de roue libre qui permet de recharger la batterie en faisant fonctionner le moteur en génératrice. R2 et C1 forment un filtre qui permet d'éliminer les parasites de tension du moteur.Janvier
20089 [Projet Trottinette Electrique] [Sophie Richet - Sébastien Péré]
III. Etude du Chargeur de la batterie
1. Mesures
En entrée
On mesure sur le secteur la tension efficace, le courant efficace et la puissance.U1 (V) I1 (mA) P1 (W)
234,43 69,17 10,83
En sortie
On mesure la tension efficace, le courant efficace et la puissance que délivre le chargeur à la batterie.
U2 (V) I2 (A) P2 (W)
27,27 0,35 6,95
2. Allure des grandeurs
Analyse spectrale de l'entrée
Janvier
200810 [Projet Trottinette Electrique] [Sophie Richet - Sébastien Péré] Analyse temporelle des tensions efficaces
Analyse temporelle des courants efficaces
3. Rendement
Le rendement correspond au rapport P2 sur P1.
Alors . DoncJanvier
200811 [Projet Trottinette Electrique] [Sophie Richet - Sébastien Péré]
IV. Etude des pertes
1. Bilan des pertes du banc d'essai
Le banc d'essai est composé d'un tachymètre (6mV pour 1000tr/min) et d'une machine à courant continue en génératrice. La plaque de celle-ci indique une tension nominale de Un = 52V et une courant nominal de In = 9,7A.On bloque d'abord le rotor afin de calculer la résistance de l'induit. On pourra ainsi en déduire les pertes
joules du banc d'essai.Rotor bloqué
Cela implique que nous n'avons aucune perte de frottement. On fournit au banc d'essai un courant nominal de 9,7A. On mesure à l'aide d'un voltmètre la valeur de U et on en déduit Rinduit. On mesure U = 4,33V donc Rinduit = U / In = 4,33 / 9,7 soit Rinduit = 0,446.A partir de Rinduit, on peut calculer les pertes joules Pj du banc d'essai. Pj = Rinduit * In² = 0,446 * 9,7².
Donc Pj = 41,96W
A vide (avec galet)
On considère que le rayon du galet est de 2 fois plus petit que celui de la roue de la trottinette. Le galet
fait donc 2 fois plus de tour en une seconde que la roue de la trottinette. Or nous avons précédemment
que Nroue = 6,33 tr/s. En arrondissant, on peut dire que le galet a une vitesse de 15 tr/s. Nous allons donc faire varier la vitesse du galet pour mesurer l'impact sur les pertes.Rappel :
15 tr/s équivaut à 900 tr/min. Cela correspond à une tension de 900 * 0,006 soit 5,4V.
Tension image
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