mardi 16 octobre 2018

Régulateur série commandé

Les courants de court-circuit de mon alternateur sont très importants, de l’ordre de 35-40A par phase. Un régulateur « shunt » n’est pas adapté car pour faire la régulation il court-circuite l’alternateur. Il existe une autre technique dite « switching rectifier/regulator serial » ou « redresseur/régulateur série commandé» en français où les diodes du pont triphasé de Graetz sont remplacées par des thyristors qui permettent d’ouvrir le circuit électrique de l’alternateur pour faire la régulation. Cela préserve l’alternateur et comme à vide le mien ne délivre pas plus de 25 volts cela reste compatible avec les appareils électroniques (ils supportent généralement jusqu’à 30Vdc) même en cas de défaillance totale, ce qui ne serait pas le cas avec d’autre alternateur qui sortent plus de 50 volts à vide. Notez que le régulateur Ducati des Rotax 912 est un régulateur série commandé et lorsqu’il tombe en panne les appareils électriques sont abimés à cause des surtensions en provenance de l'alternateur Rotax.

Tout n’est pas « rose » avec les régulateurs série commandés car ils génèrent plus de parasites électriques, il faut être encore plus soigneux avec le câblage. Ils chauffent plus, ils doivent être bien ventilés.
Le régulateur qui donne de bon retour dans le monde des motards c’est le Shindengen SH847AA. Mais c’est difficile d’en trouver un original à l’image de son cousin de type « shunt » FH020A où plus de 90% de ce que l’on trouve sur le net sont des copies chinoises de mauvaises qualités. Heureusement en passant par une référence de pièce de rechange de Suzuki on peut l’obtenir assez facilement. En passant par www.pieces-suz.com avec la référence 32800-31J00-000 on se fait livrer à domicile pour la somme de 212€ un régulateur série Shindengen SH847AA (pour info un vrai FH020A c'est 175€).

Il pèse exactement 500gr. Les connecteurs spécifiques sont en chemin, ce sont des Furukawa QLW-3F.

Régulateur : 212€
Cumul Avionique : 4883€
Cumul outil : 1071€
Cumul des dépenses : 11262€

dimanche 30 septembre 2018

Dépannage GMV

Je me demandais pourquoi le groupe moto ventillateur ne déclenchait jamais durant mes essais : c'est louche ! En utilisant l'outil de diagnostique "diagbox" je ne vois aucune erreur de ce coté là mais je m'aperçois que lors de la commande de test de l'actionneur on entend bien un relais coller mais rien au niveau du moteur. Il y a bien une tension aux bornes du bloc de commande et aux bornes du moteur alors je le démonte : pas d'impédance aux bornes du moteur !!! Rien de visser sur ce bloc moteur que des pates de ferraile déformées pour l'assembler. Je les découpe à la mini disqueuse et voilà la platine des charbons :

On dirait qu'il possède un système fusible rudimentaire mais astucieux où une ligne d'alimentation possède en série deux bobines reliées par un point de brasure, les bobines faisant ressort elles mettent sous contrainte la liaison qui sous une certaine chaleur se désassemble : c'est le cas comme on peut le voir dans le cercle rouge de ces photos. J'ai refait cette brasure et réassembler le bloc moteur en faisant des soudures tig/inox. Tout fonctionne :-)

 

dimanche 23 septembre 2018

Redémarrage du moteur

Voici venue l'heure du redémarrage du moteur... Mais je n'ai pas encore fait toutes les modifications que je souhaitais notamment sur le pilotage de la géométrie variable du turbo. Pas grave j'ai fait une nouvelle bride qui déplace le poumon de ~74°, comme j'ai enlevé la pompe à vide j'utilise celle pour faire les composites ...

Là je vais avoir suffisamment de puissance pour monter l'alternateur en régime, alors je le charge avec 6 ampoules de 12V 55 watts après le pont redresseur triphasé et les 4x4700µF de filtrage. J'ai relevé la courbe de puissance en fonction de la tension d'alimentation de chaque ampoule pour un bilan plus précis.

J'utilise un ELM327 Bluetooth pour transmettre les informations via la prise de diagnostic OBD-II. Pour les mesures : oscilloscope, multimètre et capteur de température comme d'habitude.

Le circuit d'admission est ok, la géométrie variable du turbo est bien pilotée. J'ai changé les dispositions des aimants de l'ancien rotor, j'ai donc un "rot1" avec les aimants horizontaux (à droite sur la photo) et le rot2 avec les aimants verticaux (à gauche sur la photo).

Les courbes de gauche montrent quel régime et puissance sont obtenus avec 14V en sortie : avec le rot2 j'obtiens parfaitement ma cible de 300W à 3000tr/mn et cette fois avec 14V et pas 12V comme avec le rot1. La courbe du milieu montre l'évolution de la tension avec la charge des 6 ampoules : on voit que pour obtenir 12V/314W rot1 doit tourner à 3030tr/mn alors que rot2 seulement à 2650tr/mn cette configuration d'aimants est donc bien meilleure. La courbe de droite montre pour rot2 l'évolution de la tension sur une petite charge : on obtient 12V/54W pour un régime de 2500tr/mn. Notez que je fais ces mesures avec un pont de diodes "ancienne génération" qui ont des VF important (2x ~1volts) avec un régulateur moderne ces pertes devraient être réduites x2 autrement dit de relever la tension de sortie de ~1V.Il manquait la courbe de la tension à vide (plutôt sur petite charge) en fonction du régime :

vendredi 21 septembre 2018

Mesures triphasées

Pour être sûr de mes mesures je vérifie que la pince ampèremétrique donne bien les bonnes valeurs. Pour cela je compare son signal à oscilloscope avec une valeur mesurée aux bornes d'une résistance de 0.033 ohms.

La charge est une ampoule de 20W/12v en sortie du pont triphasé filtré par 4 condensateurs de 4700µF. En ch3 violet la tension par rapport au point milieux de l'alternateur triphasé. En ch1 jaune le courant mesuré aux bornes d'une résistance de 0.033ohms. En ch4 vert la tension aux bornes de la pince ampèremétrique sur le calibre 1A/V. Les courbes ont une allure identique en jaune on mesure un courant de 3.9A crête, en vert 3.7A on dira que c'est bon à 5%.

Observons les 3 phases par rapport au point milieu de l'étoile à travers le pont triphasé et une charge de 55W/12V sur laquelle je fais tourner le rotor pour obtenir 5.5 volts efficaces à ses bornes:

Les 3 phases sont bien espacées de 120° et ce ne sont pas des sinusoïdes parfaites du fait des aimants rectangulaires et de leurs espacements. Maintenant avec la pince (et les mémoires de traces de l'oscilloscope) mesurons le courant dans une phase par rapport à sa tension, le courant de la phase 2 en blanc puis de la phase 3 :

Le courant dans la phase dépend des 2 autres phases, leur superposition est observée ci-dessous :

Avec l'ajout d'un condensateur de filtrage de 4 x 4700µF en sortie du pont, l'allure des courants est surprenante avec ses doubles pointes. Ci-dessous les 5 mesures correspondant au 5 ci-dessus :

L'influence du condensateur de filtrage est important, ci-dessous à gauche une charge de 55W/12V sous 11 volts efficaces sans condensateur et à droite avec condensateur (attention le calibre de ch4 qui représente le courant est différent d'une image à l'autre):

L'alternateur triphasé permet d'avoir une ondulation bien moindre qu'en monophasé sur le 12Volts avec 55 watts de charge, ci-dessous à droite l'ondulation de 5.8 volts (ch4 en vert) après redressement avec visualisation des 3 phases par rapport au 0 volts et à droite après redressement et filtrage 4 x 4700µF seulement de 0.212 volts :

Les 55 watts 12 volts sont obtenus à 2600 tr/mn. Les 300 watts sur 12 volts à 3040 tr/mn ! Les 64 watts 14 volts à 3000 tr/mn. A 3500 tr/mn on obtient 14 volts 384 watts.

samedi 15 septembre 2018

Bobinage triphasé

Voici mon stator triphasé chaque phase de 6 pôles tous les 3 pôles bobinés de 6 tours tous dans le même sens. La configuration est en étoile avec le centre cablé aussi pour des essais de correction de déséquillibrage.

Fils émaillés de Ø2mm cela fait une section de Pi² ! A fond avec 14.2V et 400W avec un rendement de 80% on aurait 160W par phase soit une densité de courant de 3.6A/W. Les fils de raccordement sont extra souples avec 651 brins de Ø0.7mm pour une section de 2.5mm². Les aimants sont en chemin... 

Vérification de la polarité des aimants

Voici une petite astuce pour vérifier que les aimants du rotor d'alternateur sont bien placé cote à cote avec des polarités inversées. Avec une boussole le pôle nord de l'aiguille est coloré :
Bon bien sûr cette vérification est faites bien en amont du montage mais elle permet de lever un doute car quand cela ne fonctionne pas toutes les hypothèses sont bonnes à prendre.

dimanche 9 septembre 2018

2ème essais d'alternateur

J'ai essayé différents bobinages, ci-dessous 3 bobines de 6 pôles avec 9 tours par pôle. C'est mieux mais pas encore ça.

Pour diminuer la densité de courant le dernier stator était de 2 bobines de 9 pôles mais avec le fil Ø1.5mm doublé avec 4.5 tours par pôle.

C'est pas mal car j'obtiens 12v/220watts à 1600tr/mn et l'élavation en température est moins importante mais ma perceuse n'est plus assez puissante pour aller au-dela. Une solution de réglage possible est de décaler le rotor ce qui affaibli le circuit magnétique. Je vais faire quelques rondelles de calage pour cela.

 

Je pense garder cette configuration de 2 bobines. Soit avec 2 redresseurs/régulateurs, soit avec un seul régulateur triphasé. Attention du fait de la position des aimants, même avec 3 bobines ce n'est pas un alternateur "triphasé" dans le sens usuel car il n'y a pas de déphasage de 120° entre phase. On peut envisager de faire un stator triphasé 120° avec ses 18 pôles mais avec 12 aimants au lieu de 18. La bobine de la phase 1 serait sur les pôles 1,4,7,10,13,16; la phase 2 sur les pôles 2,5,8,11,14,17 et le reste sur la phase 3. Les tours seront faits dans le même sens. A suivre.

vendredi 7 septembre 2018

Premiers essais d'alternateur

Avec du fil de cuivre "émaillé" de Ø1.5mm je réalise deux bobines de 9 pôles. Chaque pôles est enroulé de 16 tours de fils, le sens de rotation est inversé de pôle en pôle. Comme les aimants sont placés en alternant leur pôles c'est comme si les 2 bobines étaient soumises à la même variation de flux magnétique. Attention elles ont une polarité.

Les 2 bobines sortent donc 4 fils munies de cosses serties qui vont me permettre différents arrangements. Je glisse sous une gaine thermorétractable un thermocouple "k" qui me donnera la température d'un pôle. Je vise les 300 watts de puissance à 3000tr/mn.

J'utilise des ampoules de 12 volts 55 watts de voiture. Elles font 55W à 12.2 volts, 57W à 13V et 64W à 14V. J'en est un petite de 20W@12V, 23W@13V et 26W dans le dernier circuit de charge.

Pour les mesures j'utilise un convertisseur de thermocouple "k" pour la température, un multimètre pour la tension efficace et un oscilloscope pour la fréquence et l’allure des courbes.

Une petite vidéo des tests :

En conclusion je dois revoir ma copie car les aimants sont très puissants et j'ai mes 300W à moins de 1000 tr/mn au lieu des 3000 tr/mn visés. De plus à 300W les bobines chauffent déjà beaucoup ~70°C mais je n'ai pas fait le test asser longtemps pour que la température se stabilise (la perceuse chauffe aussi !). Le fils doit tenir plus de 100°C. Je vais probablement augmenter la section du fils ce qui aura aussi pour effet de diminuer le nombre de tour par pôle et la tension à un régime donné. Cela diminuera la densité de courant car elle est de l'ordre de 6A/mm² (fils de Ø1.5mm=1.77mm², 2 bobines de 150W/14V=10.7A, 10.7A/1.77mm²=6A/mm²) et il vaut mieux s'approcher des 4A/mm². J'avoue je fais cela au pifomètre mais ce n'est pas le pire des instruments.

dimanche 2 septembre 2018

Amélioration du site Gazaile.ulm.free.fr

J'ai créé ce blog le 7 mars 2011 et depuis il n'a pas changé d'apparence. Avec la démocratisation des smartphones et tablettes il est temps d'adopter un théme plus contemporain.

En me mettant à la place d’un lecteur qui le voit pour la première fois, je constate qu’il n’y a pas de notice ni d’historique de ma construction pour avoir une idée des moments clefs de cette construction. Je remédie à cela en ajoutant un menu en haut de la page d'accueil qui pointe vers les pages « Notice » et « Historique ».

Bonne lecture ;-)

samedi 1 septembre 2018

Aimants du rotor d'alternateur

Ils sont puissants ces aimants ! Ils sont donnés pour 6.5Kg et lors du test ils ont passé facilement les 10Kg.

J'utilse une cale en bois poncée petit à petit pour obtenir l'épaisseur idéale qui permet un espace constant entre les 18 aimants. Leur polarité est alternée.

Pour le collage j'utilise une bande métallique de cerclage d'antenne TNT recouverte d'adhésif d'emballage tout juste à la bonne longueur. Elle est attirée et bien plaquée par les aimants. Je coule de la résine chargée pour figer leurs positions.

A suivre, bobinage du stator et tests de puissance.

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