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tutoriel électricité et vae, suite

Dans un précédent article, Vélos électriques, volts, ampères, watts: petit cours d'électricite nous avons expliqué ce que sont les volts, ampères, ampères.heure, puissance et énergie. Toutes ces notions étant assimilées, nous vous invitons à aller plus loin.

Coutant continu, coutant alternatif, hertz


Le courant qui alimente vos appareils domestiques est du 230 volts alternatif, sa fréquence 50 hertz.
Alternatif, cela veut dire qu'il change de sens 50 fois par seconde.

Dans l'exemple de notre moulin à eau, cela reviendrait à faire descendre et remonter l'eau 50 fois pas seconde: Ce n'est pas applicable. Mais peu importe le courant alternatif, puisque les batteries de nos vélos électriques stockent et fournissent du courant continu, c'est à dire un courant qui va toujours dans le même sens, du + vers le -, comme l'eau tombe du haut vers le bas.

Dangers, électrocution


On considère qu'il y a risque d'électrocution à partir de 50 volts (courant alternatif, 120v en courant continu).
Nos vélo à assistance électrique travaillent entre 24 et 48 volts, donc à priori pas de danger d'électrocution. Méfiance tout de même: veillez à la bonne isolation du circuit électrique, particulièrement en cas de pluie.

L'intensité fournie par les batteries pouvant atteindre plusieurs dizaines d'ampères, tout court-circuit peut faire fondre les fils, et même engendrer un incendie.

Rendement


Comme tout système qui fabrique, stocke ou consomme de l'énergie, il y a une notion de rendement. Et comme sur notre merveilleuse planète le mouvement perpétuel n'existe pas, le rendement de nos vélos électriques n'est jamais de 100%.

Ce qui veut dire que pour 2 VAE ayant des batteries de même capacité et tension, sur un même parcours et avec des cyclistes de même poids et puissance, on pourra observer des autonomies différentes.
Pourquoi ? Parce qu'une partie de l'énergie électrique passant par les câbles, le contrôleur et le moteur, ne sera pas transformée en énergie mécanique, mais en chaleur et pertes mécaniques.

Puissance nominale


Nous avons vu que la puissance est le produit de la tension et de l'intensité: P=U * I.

Mais qu'est-ce que la puissance nominale d'un moteur ?
On peut observer que dans les cotes, l'intensité consommée par un moteur augmente, alors la tension reste à peu près constante. La puissance consommée est donc très variable. Il est donc difficile d'indiquer une puissance pour un moteur électrique, puisque celle-ci varie en fonction de la charge et de l'énergie fournie.
On défini donc la puissance "nominale" comme la puissance maximale que le moteur peut fournir sans augmentation de sa température.

Intensité et capacité

Attention à ne pas confondre ampères et ampères.heure.

L'intensité s'exprime dans l'instant. Y a t'il un rapport entre les 2 ? Est-ce qu'une batterie de grande capacité (16Ah) entrainera un intensité importante ?

La réponse est "oui et non". Cela dépend de la technologie, de la qualité et de la fraicheur des batteries.

Exemple: une batterie de 10 Ah pourrait ne pas pouvoir délivrer plus de 10 ampères à un instant donné, alors qu'une autre de 4 Ah pourrait délivrer plus 20 ampères.

La première permettrait de rouler longtemps, la seconde peu longtemps, mais avec une forte poussée.

Analogie "moulin": Imaginons un très grand réservoir d'eau, immense, et une petite pissette vers la roue du moulin: le réservoir met longtemps à se vider, mais la puissante générée est faible.

Et le contraire: un petit réservoir, une grosse conduite d'eau: Le réservoir se vide rapidement, mais la roue à aubes tourne avec puissance.

Intensité et Capacité sont 2 notions distinctes.

Montage parallèle,montage série



Partie à développer

Section des cables


Les câbles, ou fils électriques, servent à transporter le courant. On peut penser "gros courant" implique "gros cable".

Pour être plus précis, la section du fil sera fonction de l'intensité et non de la tension. Une calculette de section est présente en fin de cet article; jouez avec les tensions et intensité et regardez le résultat.

Que découvre t'on ? Que pour une puissance donnée, par exemple 1000 watts, en 12 volts soit 83 Ampères, sur 20 mètres de fil, en acceptant une chute de tension de 1 volt, il faut un gros cable de 25mm² !
Par contre, toujours pour 1000w, en 230 volts, soit 4,5 A, un petit fil de 1,5mm² suffit !

En résumé: plus la tension est basse, et plus le fil sera gros !

Monophasé, triphasé, courant continu


Le courant fourni par la batterie est toujours du courant continu, avec un + et un - qui ne changent pas.
Aujourd'hui, nos moteurs sont de type "sans balai", avec 3 fils, en courant alternatif. Le but de cette technologie "brushless" est de supprime les charbons et collecteur, de gagner en rendement et couple.
C'est le controleur qui se charge de transformer le courant continu de la batterie en courant alternatif à 3 phases.
Et comme l'intensité passe maintenant par 3 fils, alternativement, sa valeur chute (de 1,732 fois). Au passage, cela permet de diminuer encore la section des fils.

On vérifiera l'incidence avec la calculette.

Résistivité

Plus haut, on a abordé la notion de rendement. Les fils conducteurs ont aussi un rendement, appelé "résistivité".

C'est à dire qu'une partie du courant transporté n'arrive pas à l'appareil à alimenter. Ce courant perdu entraine une chute de tension, par transformation en chaleur.
Pour éviter cela, il faut utiliser les meilleurs conducteurs, ou augmenter la section du fil.

La résistivité (ro) s'exprime en ohm.m. Par exemple, le cuivre, pour une section de 1mm², a une résistivité de 0,017 10-6 Ohm.m. (Argent = 0.016, aluminium = 0.028).

La résistance d'un fil de cuivre de 25 mètres de section 4mm² sera :

R= 25 * 0,017 / 4 = 0,1 ohm

Perte de tension acceptée



Quelque soit la section de fil utilisée, il y aura toujours, de par la résistivité, une résistance qui fera chuter légèrement la tension.
Il faut donc, pour choisir une section, trouver un compromis acceptable. Généralement, on admet 3% de chute.
Pour alimenter un gros consommateur en basse tension (un démarreur de voiture par exemple), on acceptera une chute de tension de 10%, voire davantage, pour limiter la section de câble. On veillera dans ce cas à limiter également la longueur du cable, en optimisant son tracé.

A l'inverse, si la chute de tension doit être la plus faible possible, on augmentera la section de cable. Par exemple: les contrôleurs de charge des panneaux solaires mesurent le courant pour gérer la charge; une trop importante chute d tension fausserait leur fonctionnement.


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Informaticien de formation, passionné d'Internet, defenseur du vélo moyen de transport urbain Gère Cyclurba depuis 1996.
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N° Article : 470
Article lu 14880 fois.
Créé le 18-03-2010 à 13h52.
Modifié le 28-06-2013 à 15h06.

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