TD : la trottinette, étude de puissance

BE commande numérique & chaîne d'acquisition 4AE
2008-2009
TD : la trottinette, étude de puissance
Le but du TD est de comprendre les transferts de puissance au niveau de la trottinette selon son
mode d'utilisation (montée, descente).
Caractéristiques de la trottinette:
Puissance absorbée par le moteur (maxi): 100W.
Poids total roulant maxi : 70 kg
Vitesse maximale : 10km/h.
Hypothèse:
rendement de la trottinette, fonctionnement moteur (
puissance disponible sur la roue
) :60%
puissance électrique absorbée
puissance électrique
) :60%
puissance absorbée sur la roue
Les pertes se trouvent au niveau de la résistance du moteur et au niveau de la transmission par
courroie.
rendement de la trottinette, fonctionnement générateur (
Modélisation du système:
I
U
L
Moteur
Le moteur est simpliste (pas de résistance). De
plus, on peut considérer que dans ce cas (R=0), si
la trottinette roule à V=10km/h alors E=24V. Il y a
proportionnalité entre E et V.
E
Questions :
un peu de physique...
1. Quelle est la pente maximale que l'on peut gravir à 4km/h, si la trottinette chargée pèse
70kg? On supposera que trois forces s'appliquent au système, le poids, la poussée de la
trottinette (dans le sens de parcours) et la réaction du support (perpendiculaire au support).
2. Que vaut la tension U ? Quel est le courant qui circule dans le moteur. Le transfert de
puissance se fait-il de la source vers le moteur ou du moteur vers la source ?
3. Inversement, on descend une pente de 10% (soyons fous). Prudemment on cherche à
descendre à 6km/h. Le transfert de puissance se fait-il de la source vers le moteur ou du
moteur vers la source ? Calculer la tension U et le courant I qui circule.
Un peu d'électronique...
TD_EtudePuissance_v2.odt
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La tension variable U est remplacée par une batterie 24V et un hacheur 4 quadrants.
Ibatt
IK3
IK1
Ubatt= 24V
K1
Moteur
K3

L
UL
K2
IK2
E
I
U
K4
IK4
4. Remplir les chronogrammes suivants qui correspondent au cas de la question 1, montée et
au cas de la question 3, descente freinée. Dans un cas, le rapport cyclique est 70%, dans
l'autre 80%. Le démontrer.
NB: L est considérée très grande, ce qui rend I constant durant une période de découpage
(fréquence de découpage de l'ordre de 20kHz)
cas de la question 1:
cas de la question 3:
P ériode découpage
P ériode découpage
K1-K4
on
off
on
off
on
off
K1-K4
on
off
on
off
on
off
K2-K3
off
on
off
on
off
on
K2-K3
off
on
off
on
off
on
U
U
UL
UL
I
I
IK1=IK4
IK1=IK4
IK2=IK3
IK2=IK3
Ibatt
Ibatt
5. Dans chacun des cas, calculer la puissance fournie (ou reçue) par la batterie et la puissance
reçue (ou fournie) par le moteur.
TD_EtudePuissance_v2.odt
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