Concevoir une chaine de propulsion électrique simplement pour votre modele volant (maj 06/2014)

c'est la meme technologie entre ces 2 moteurs de 8 et 650 grammes et le ratio 3W/gramme fonctionne aussi

Comment dimensionner simplement votre chaine de propulsion électrique ?

Je vais vous résumer les calculs très sophistiqués que vous trouverez dans moult documents… en fait voici quelques règles simples a retenir que j’utilise depuis 10 ans et qui n’ont jamais été mises en défaut tant par une sous-performance des modèles motorisés que par des odeurs bien caractéristiques de plastique brulé.. Elles sont adaptées a des modèles basiques que nous retrouvons fréquemment sur les terrains. On est dans la vulgarisation et le pratico-pratique…

pour ceux qui souhaitent plus de détails, voir beaucoup plus bas le détail les calculs justifiant le résumé ci-dessous….

Etape N°1 : Quelle puissance nécessaire ?

100 watt (minimum) par kilo de planeur pépère en plaine (angle de montée > 20°) ou pour remonter du trou en vdp …

200 watt par kilo d’avion tranquille ou planeur plaine (angle de montée > 45°)

300 watt par kilo d’avion agité ou voltige academique (angle de montée > 70°)

500 watt par kilo d’avion speedé..ou très très agité type 3d violent

et beaucoup plus pour les racer F5D ou la compétition F5B,F5F etc

nota, on parle ici de puissance d’alimentation, sur l’hélice on aura forcement moins de part le rendement du moteur (

Etape N°2 : Quel moteur Brushless ?

3 watt par gramme de moteur non réducté !

c'est la meme technologie entre ces 2 moteurs de 8 et 650 grammes et le ratio 3W/gramme fonctionne aussi

c’est la meme technologie entre ces 2 moteurs de 8 et 650 grammes et le ratio 3W/gramme fonctionne aussi

Etape N°3 : Quel KV ?

Pour des hélices repliables ou hélices slow fly type gws : kv de 700 à 1500 soit un régime de 10 000rpm max donc accu lipo 2s ou 3s ou alors on utilise un moteur reducté. Attention si l’hélice repliable dépasse les 15″, le régime doit se limiter à 7000 trmn-1 au sol.

Pour des hélices sport, KV de 1000 à 1500 régime max de 15000trmn-1 donc accu lipo 3s ou 4s

Pour des racers, kv de 2000 à 3500 accus lipo 3 à 6s. Attention utilisation d’hélices spéciales haut régime obligatoire et équilibrage qui va bien. Les régimes dépassent les 20 000rpm

Le kv du moteur (non réducté) sera plus faible pour un modèle lent et bien sur plus élevé pour un racer. Le régime est fonction de la tension d’alimentation donc du nombre d’éléments en série de votre lipo.

Pour de gros (lourds > 3kg) et grands modeles, kv de 300 à 600, car l’alimentation est souvent en 5, 6s ou plus et comme il faut beaucoup de puissance, on limite le courant pour avoir des pertes par effet joule plus faible et on augmente la tension.

2 moteurs comparables en puissance mais de qualité tres differentes, chinois ou europeen ? Bravo MVVS

2 moteurs comparables en puissance mais de qualité tres differentes, chinois ou europeen ? Bravo MVVS

Etape N°4 : Le contrôleur de tout cela ?

Dépend du courant max absorbé par votre motorisation plein pot I=P/U

I (courant consommé en A) = P (puissance consommée en W)/ U (tension des accus en V)

en 2S comptez 8V

en 3S : 11V,

en 4S : 15V, en 5s : 18v et en 6S : 22V

Prévoir large et aéré ! Pour les marques exotiques, prévoir 50% de marge sur les chiffres annoncés. Exemple votre moteur consomme 40A en début de décharge, un esc de 60A ne posera pas de soucis. Vous utilisez du Castle Creation, du Kontronik, du Jeti, du Yep , etc un esc de 40A est parfait. Dans tous les cas le moteur comme le contrôleur doivent être refroidis par le vent relatif.

Attention au Bec qui alimentera votre équipement de réception, si vous en doutez, supprimez le, et ajoutez une batterie de réception. Pour cela enlevez (ou coupez) le fil rouge de la prise servo de l’esc. Pensez à isoler le bout de fil….

du 6 au 100A, evidemment le Bec est a l'avenant, 1A linear et 5A switched

du 6 au 100A, evidemment le Bec est a l’avenant, 1A linear et 5A switched

Etape N°5 : Et l’accu alors ?

Les chiffres (nb de C) donnés par les fabricants sont bidon… Privilégiez les 30C mini en continu (annoncés) pour les utiliser à 15 ou 20C max sur votre modèle si vous voulez que votre accu soit performant longtemps. Ne pas décharger chaque élément en dessous de 3,5V, réglez votre esc en conséquence si il vous le propose. Pour prolonger la vie de votre accu, si vous ne l’utilisez pas plus d’une semaine, stockez le au frais (5/10°C) et a 3,7v par élément.

Exemple : mon moteur consomme 40A plein pot, mon accu devra avoir une capacité de 2000mah mini.

Etape N°6 : Et surtout on vérifie la théorie c’est à dire le courant réel …

Il est INDISPENSABLE de vérifier le courant que débite votre accu pour alimenter votre chaine de propulsion. Pour cela on mesure au sol le courant en début de décharge. Il sera forcement moins élevé en vol. l’arme absolue : la pince amperemetrique type graupner ou un wattmètre.

Attention une hélice Apc 12×6 ne charge pas le moteur comme une 12×6 Graupner. Il peut y avoir 20% de différence ET un accu Nanotruc 3S ne fournira pas le même courant qu’un Aviomachin 3S. Là aussi 20% d’écart mini… soit 40% en changeant juste de marque d’hélice ou d’accu.

Voir article sur ce blog : https://dbs911.wordpress.com/2010/07/05/des-amperes-et-des-controleurs-qui-brulent/

On va voir ceux qui ont suivi avec quelques exemples biens réels :

exemple 1 :
Petit avion type trainer de 1200-1500 grammes au décollage :
300W en alimentation
poids moteur de 100 grammes environ
hélice fixe kv de 1000 à 1500
si accu lipo 3S, 300W en 3s = 30A donc contrôleur bas de gamme de 40A mini
si accu lipo 4S, 300W en 4s = 20A donc contrôleur bas de gamme 30A mini
capacité accu : en 3S 1500 mah mini en 4S 1000ma ..
L’elektro trainer ci dessous était en fait alimenté en 2 ou 3s, très confortable en 2s et démoniaque en 3
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exemple 2 :
avion type trainer (calatruc) de 2200 grammes au décollage :
450W en alimentation
poids moteur de 150 grammes mini
hélice fixe kv de 1000 à 1500
si accu lipo 3S, 450W en 3s = 45A environ donc contrôleur bas de gamme de 60A mini
si accu lipo 4S, 450W en 4s = 30A donc contrôleur bas de gamme 40A mini
capacité accu : en 3S 2200 mah mini en 4S 2000 mah ..
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exemple 3 :
Petit moto-planeur de 750 grammes au décollage :
75W mini en alimentation pour remonter du trou
poids moteur de 30 grammes mini
hélice repliable kv de 1000-1200 environ
si accu lipo 2S, 75W en 2s = 10A donc contrôleur bas de gamme de 15-20A mini
si accu lipo 3S, 75W en 3s = 7A donc contrôleur bas de gamme 10A mini
capacité accu : en 2S ou 3S 500 mah minimum…
attention un moto-planeur peut très bien accepter 150, 200, ou 250W par kg ! Cela dépendra de la pente de montée souhaitée. à 250W/kg on est vertical et adapté au vol de plaine musclé.
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exemple 4 :
Grand moto-planeur type (Kult, Crystal, Flamingo etc ) de 3000 grammes au décollage :
300W mini en alimentation pour remonter du trou.. lentement
poids moteur de 100 grammes mini
hélice repliable kv de 700
si accu lipo 4S, 300W en 4s = 20A donc contrôleur bas de gamme de 30A mini
si accu lipo 5S, 300W en 5s = 16A donc contrôleur bas de gamme 20A mini
capacité accu : en 4S ou 5S 1500 mah mini
C’est très théorique, pour un moto-planeur de ce poids, et si on veut le lancer sans risque seul en plaine, je vous conseille une motorisation plus proche d’un trainer soit 200 W/kg. Cela donne un moteur de 200gr 600W et des courants de 40A en 4s et 33A en 5S.
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exemple 5 :
Avion de vitesse (type funjet, racer classe 400) de 700 grammes au décollage :
500W/kg soit pour notre exercice 400W en alimentation
poids moteur de 100 grammes mini, on peut réduire la masse moteur car son fonctionnement en continu sera court, non pas en raison de la pulvérisation du modèle. mais plus simplement car volant vite, il sera rapidement tout petit..
hélice fixe, kv de 2000 mini
si accu lipo 3S 400W =40A donc contrôleur bas de gamme de 60A mini
capacité accu : 2000 mah mini
la fun jet « poubelle » ci dessous a ete mesurée à 206kmh avec un moteur axi  et une alim 3s et 70A soit 750w
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exemple 6 :
Avion 3d mousse (type 3d buster, yak55 telink etc) de 500-600 grammes au décollage :
500W/kg soit pour notre exercice 300W en alimentation
poids moteur de 75-100 grammes, on peut réduire la masse moteur car son fonctionnement à la puissance max sera réduit selon les figures..
hélice fixe, kv de 1000, ici on cherche le couple et la traction
si accu lipo 3S 300W =30A donc contrôleur bas de gamme de 40A mini
capacité accu : 1000 mah mini si on chasse le poids (30C) ou 1500mah si on veut pas abréger la vie de l’accu ..
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exemple 7 :
Avion voltige/trainer mousse (type Tucan multiplex) de 1600 à 1800 grammes au décollage :
200W/kg pour un vol type trainer soit pour notre exercice 320-380W en alimentation
poids moteur acceptable :  120-150 grammes 
hélice fixe, kv de 1000, ici on cherche le couple et la traction
si accu lipo 3S 380W =35A environ (380/11v) donc contrôleur bas de gamme de 45A mini
capacité accu : 2500 mah mini  (15C) si on veut pas abreger la vie de l’accu
A noter que ce Tucan issu du combo Millenium accepte le 4s avec même moteur (180gr) et même hélice :
En 4s j’ai mesuré 710W et 49 A au sol soit 710/1,8kg = 400w/kg il grimpe alors verticalement.. l’esc est un 60A
Accu si 15c : 49A/15 = 3200mah environ
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exemple 8 : competition
motoplaneur de (type F5F ,F5B) de 1600 à 1800 grammes au décollage :
1000 à 2000W/kg pour un vol balistique.. soit pour notre exercice 2600W en alimentation a raison de run de 2 secondes toutes les 12 secondes
poids moteur acceptable :  250/350 grammes  soit 10W/gramme avec moteur competition 
hélice repliable, moteur reducté, kv variable selon rapport de réduction et nombre d’éléments lipo 
si accu lipo 4S et 3000W =200A environ  donc contrôleur spécial de 200 A mini
capacité accu : 3500 mah mini  (60C durant 2s) et accu de qualité, on se tournera vers les thunderpower, SLS pour limiter la casse..
l’accu serait donc théoriquement capable de fournir 3,5A pendant 1 heure mais comme ici on demande pas 3,5A mais 200, le temps maximum de fonctionnement sera reduit à : 3,5A x 3600 sec soit 1 heure / 200A = 63 secondes max .
En realité une manche F5F dure approximativement 10 à 12 montées de 2s puis une derniere montée de 6 à 10s pour la phase de durée, soit 12x2s + 10s = 34s de moteur. En plus la puissance FAI est limitée à 1750W par minute donc 3500 pour 30s et on ajoute un accu 4s maxi…
A noter que dans ces cas particuliers ou la performance est recherchée a tout prix (!) mes règles de base sont très conservatrices (3w/gr, 10 ou 15c ). Elles ne sont plus adaptées.
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Pour plus de détails, voici mon raisonnement détaillé étape par étape :

3 watt par gramme ?

Les moteurs de technologie brushless sont tous constitués d’acier pour leur axe, d’aimants au samarium ou autres terres rares, de cuivre pour le bobinage (pas frequent de voir de l’argent) et d’aluminium pour le carter (sauf le kontronik en inox ! voir ci dessous), bref un rapport puissance absorbable/masse pratiquement constant. Les variables sont le refroidissement intégré au moteur (turbine) ou exogène par sa position dans le modèle (monté a l’extérieur ou ventilé par les ouïes du fuselage), le temps de fonctionnement et donc l’élévation en température Le coefficient « 3Watt /gramme de moteur » permet un fonctionnement continu sans risque de destruction pour peu que le moteur soit aéré a minima. Je rappelle que pour une bonne ventilation, les sorties d’air sont a minima 2 fois plus importantes que ls entrées. Pour un fonctionnement intermittent type f5B ou hotliner, on peut passer à 5 voire 10 ou  15 Watt/kg pour les cas extrêmes (F5B) le refroidissement du moteur doit être particulièrement soigné. Pour ces puissance élevées intermittentes le moteur est alors équipé d’un réducteur (Neu, Kontronik, Axi, Maxon, Reisenauer etc).

exemple de cas extreme, moteur kontronik FAI, esc FAI, masse 280g, 220A en 4S soit 3500w durant 2 secondes, le tout monté sur un backfire F5B. ici on est à 20w par gramme de moteur, mais durant 2 secondes toutes les 12 secondes,  plus de 2 secondes ? , cela fond…

2 moteurs reductés pour motoplaneur, le kv final est proche de 250 grace au reducteur qui permet de tourner des helices hors normes type 18x18 à 7000trmn-1

2 moteurs reductés pour motoplaneur, le kv final est proche de 250 grace au reducteur qui permet de tourner des helices hors normes type 18×18 à 7000trmn-1

Puissance par kilo ?

Qui peut le + peut le -… les ratio proposés sont un minimum, si votre avion est destiné au 3D, un ratio de 500 watt/kg est pas aberrant. Plus de puissance nécessite un moteur capable de l’absorber donc plus lourd et un accu capable de la fournir plusieurs fois… En pratique la limite vient des accus. Ils apprécient peu les courant de décharge élevés.

Bref tout est affaire de compromis et de budget. Je possède un 3D buster, mousse destiné au 3D avec ratio de 600W/kg mais plein pot durant 10 secondes en début de vol,  sinon je désintègre la cellule ! ce n’est utile que pour du torqueroll possible tout au long du vol.

Depuis le début nous évoquons les puissances d’alimentation. 100W en entrée font beaucoup moins à l’hélice Selon la qualité du moteur, le rendement varie de 50 à 80%. A noter qu’un réducteur (kontronik) « consomme » 3% en plus.

Exemple : un modèle équipé d’un moteur thermique de 10cm3 de 1,5cv produit 1100W (736×1,5). Pour avoir l’équivalent en électrique, avec un moteur de 70% de rendement, il faudrait en « puissance » d’alimentation : 1100/0,7 = 1570W

Il faut alors monter en tension pour éviter des courants très importants nécessitant des esc couteux. Donc un accu lipo 6S devrait fournir 1570/18 = 87A quand même… en 5S cela ferait 105A…

Je pense que le thermique a encore de beaux jours devant lui pour les gros modèles. L’électrique nécessite un budget bien plus élevé en équipement (accu, esc) car le nombre de cycle possible des lipo est trop aléatoire, surtout si on utilise peu ces accus, leur vieillissement inéluctable est défavorable économiquement.

En gros un avion de plus de 3/4 kg devient couteux à électrifier. En planeur la question ne se pose plus, comment imaginer un modèle motorisé par un moteur thermique aujourd’hui ?

Le KV d’un moteur, ques aco ?

C’est le régime en tours minute si on applique une tension d’un volt aux bobinages à VIDE ! Un moteur Brushless est proche d’un moteur synchrone triphasé. Le contrôleur ressemble à un variateur de fréquence. Entre la tension appliquée et le régime théorique il y a un « glissement » +ou- important en fonction de la charge appliquée (l’hélice). Le régime moteur sera toujours inférieur au régime théorique (tension x kv) cela peut varier de 5 à 30%.

Bien evidemment plus le glissement est élevé, plus le rendement faiblira. Facile a comprendre, on enverra plus de courant dans le bobinage pour augmenter le champ magnetique pour tenter d’entrainer le rotor qui lui resiste un peu (petite charge) ou beaucoup (grosse charge). La « charge » ‘c’est l’helice à entrainer.

Glissement or not glissement ?

Le rendement annoncé par les fabricants (jusqu’a 85% !) n’est pas exploitable, car ce rendement optimum est atteint avec un glissement de 10% soit un moteur qui absorbe environ le tiers du courant et de la puissance max annoncée. En realité on est plus proche des 65/70% avec un glissement de 25%.

exemple : un moteur (indoor) est annoncé pour

  • kv de 1700
  • 12 A max
  • rendement max  : 80% (!) entre 2,8 et 4A

vous remarquez deja que si vous consommez 12A, vous ne serez pas dans la plage de rendement maximum. Mais un test effectué sur RC group donne des éléments tres différents :

  1. le rendement max de 77%  est atteint avec un courant de 2A seulement, à 7A on est plus qu’a 52% de rendement…
  2. plus grave, à 7A (et 7,5v)le regime n’est plus que de 7000 trmn-1 pour un régime théorique de  12750 trmn-1 (7,5v x 1700). la différence, c’est le glissement soit ici près de 45% ..  en clair, on consomme (donc on dissipe de la chaleur) pour pas beaucoup de résultats mécaniques.. le moteur va chauffer inutilement avec toutes les conséquences

Si on veut pas fabriquer un barbecue, on mesure le régime, on calcule le glissement et si on excede 25% trop longtemps… par ici les merguez…

Donc on adapte la charge pour un rendement acceptable, on joue sur le diamètre et le pas de l’hélice.

Ci après un tableau -elaboré par mes soins- d’apres les données fournies par OS (des gens sérieux..) pour un de leur moteur electrique. Notez la chute du rendement avec le glissement, on s’en doutait, mais aussi le courant max de 75A max annoncé par OS. Là on oublie le rendement, il s’agit juste d’un courant acceptable durant de très courtes périodes avant destruction du moteur… P out c’est la puissance disponible à l’hélice, cette puissance peut etre comparée à la puissance des moteurs thermiques. Rappel 1CV = 736W.

Alors si vous devez remplacer un moteur d’ 1cv il vous faudra 736w x 1/rendement (70% ?) soit 1000, 1100 W d’alimentation … en 4S cela ferait I=P/U = 1100W/(4 el x3,7V) = 75A…

et oui en 4s pour faire 1cv il faut 75A… mais en 6S on revient à 47A.

kv 1200 moteur oma 3820 rend 30-40A imax 75A i à vide = 1,9A w
masse moteur W in /gr I W in U rpm theorique rpm mesuré glissement P out * rendement
155gr 2,40 31 372 12 13440 11100 17,41% 269 72%
2,63 34 408 12 13440 10850 19,27% 290 71%
2,86 37 444 12 13440 10700 20,39% 313 70%
3,25 42 504 12 13440 10300 23,36% 344 68%
3,72 48 576 12 13440 9900 26,34% 380 66%
3,87 50 600 12 13440 9680 27,98% 388 65%
4,65 60 720 12 13440 9000 33,04% 436 61%

vous noterez que ma règle des 3w par gramme de moteur tient la route, ici 155gr x3 =465W. Cela correspond pour ce moteur OS à 39A, on est dans la plage du meilleur rendement annoncé par OS.

Un essai sur un moteur destiné a des quadri a été très instructif :

un moteur de 50gr et kv 930 donné pour 20A max est donné pour fonctionner en 3s ou 4s avec une 10×4,7.

essai en 3s
12A, 11,5v = 140w input
régime 6500 trmn-1  soit un glissement de 930×11,5 =10695 − 6500 = 40% c’est enorme, le rendement est catastrophique
mais le moteur reste à 35°c au bout de 2 minutes de fonctionnement
essai en 4s
16A, 15v = 240w
régime 7200 trmn-1 soit  soit un glissement de 930×15 =13950 − 7200 = 48%  de glissement !
au bout de 92 secondes plein pot à 16A donc pas au courant max annoncé par le constructeur (!) le moteur s’arrete et ne démarre plus
température 55°c, enroulement endommagé (par la température et fonte du vernis isolant ?)

conclusion : ce moteur de 50g peut fournir 150w en continu mais ici avec un glissement de 40% , rendement minable et on atteint les limites du moteur. Donc l’hélice 10×4,7 est la charge la plus importante que peut supporter ce moteur en 3S, le 4S c’est à oublier. Idéalement une 9×4,7 en 3s serait plus raisonnable.

Regime de rotation des hélices :

Les hélices repliables imposent un régime de rotation (10 000rpm max) inférieur aux hélices fixes pour des problèmes d’équilibrage mais aussi de vitesse périphériques des bouts de pales. Les fabricants «sérieux» indiquent un régime ou une vitesse périphérique max (graupner, aeronaut par exemple). La perte d’une pale en vol est spectaculaire… et désagréable pour la carte bleue ! La cellule peut s’autodétruire en quelques secondes et le moteur s’éjecter de la cellule (le centrage devient alors très bizarre)… c’est du vécu.

Un kv élevé entraine une petite hélice et beaucoup de bruit.. pour ces moteurs destinés aux modèles rapides, la qualité de l’hélice est primordiale, le rendement sera fonction du profil, de la rigidité et de l’équilibrage ! Donc pas d’hélices exotiques pour les racers on retient graupner, apc, aeronaut pour les modèles économiques. Je rappelle que les hélices carrées sont les plus performantes pour la vitesse (pas = diamètre)

Cas particulier des moteurs reductés, le KV peut être plus élevé mais le régime du moteur (inrunner en général) est limité à 50 000/70 000rpm. Donc pour des accus 6S, le KV excede pas 2500/3000. Bien evidemment si je reduis la tension d’alimentation je peux accepter un kv de 3500/4000.

Le réducteur ramène tout cela (rapport de 1/4 à 1/7) a un régime acceptable pour l’hélice repliable.

meme masse, memes dimensions mais kv tres differents 1100 et 3200

meme masse, memes dimensions mais kv tres differents 1050 et 3200

Un contrôleur qui tient le vol ?

Il y a moult fabricants, ou dois je dire assembleurs ? Dans un contrôleur il y a des transistors MOSFET fabriqués pour les meilleurs par des très grands (National semiconductor, Atmel, Texas instrument etc) et un microcontroleur et ses micro instructions (le programme).

La qualité d’un esc est directement lié aux MOS FET pour leur capacité à «absorber» le courant annoncé sur la pub… la simplicité de programmation par l’émeteur ou plus facile par une éventuelle carte de programmation est également un paramètre important du choix. Là aussi une grande marque vous fera gagner du temps ne serait ce que par le respect des caractéristiques annoncées. J’utilise pour le haut de gamme Castle création (pas les HV), jeti, Yge, Kontronik et pour des modèles plus cheap, Hobbywing, Skyrc, Yep, Turnigy (plush) sans aucun problème. J’ai plus de mal avec les hobbyking SS, red brick et autres pentium.

Castle création précise que le courant max annoncé n’est possible que si l’esc est ventilé à 15kmh  !

Attention en été, dans la cabine surchauffée… votre esc comme votre moteur mérite de prendre l’air !

Autre caractéristique, le BEC (Battery Elimination Circuit) de l’esc. Privilégier les BEC de type « Switched » qui contrairement aux « linear » n’ont pas de performances dégradées si la tension du lipo dépasse les 2S.. Le courant que peut fournir le Bec Linéaire peut varier selon l’accu lipo que vous utilisez, En 2 ou 3S le régulateur fait le job annoncé (je parle des marques ci-dessus) en 4S il doit dissiper « l’excès de tension > 12V) et risque de s’échauffer exagérément si les servos lui demandent leur courant nominal. Bref préférez les Bec switched (SBEC) qui s’affranchissent de la tension d’alim. Autant un moteur qui brule est désagréable mais pas mortel mais un Bec qui lâche est catastrophique.

Autre solution, une batterie séparée pour alimenter la radio…

differentes cartes de progammation, evidemment incompatibles entres elles, certains controleurs peuvent etre reglés par connexion usb

différentes cartes de programmation, évidemment incompatibles entres elles, certains contrôleurs peuvent être réglés par connexion usb

le choix d’un accu ?

D’abord, le basique, le nombre de C…

un accu annoncé pour une décharge CONTINUE de 20 C serait capable de débiter 20 fois sa capacité. exemple un accu 3s 2200mah 20C  continu peut débiter 20 x 2200ma soit 2,2A = 44A

Certains constructeurs annoncent un courant de pointe (burst) 30, 50, 80, 130 C (???) mais ne vous disent pas combien de temps dure cette pointe et combien de fois on peut la reproduire…

Aie le sujet qui fâche, les caractéristiques annoncées par les vendeurs sont bidons ! Ou plus clairement des mensonges par omissions. Ils annoncent des pouvoirs de décharge en « C » quelquefois continus. OK, mais alors

  • Combien de cycles ?
  • quel temps de repos entre cycle ?
  • A quelle température ?

J’ai des tas d’exemples de « mensonges » mais j’ai pas le courage de taper 3 pages la-dessus…

Alors, privilégiez les plus hauts pouvoirs de décharge.  30C continu est un minimum et même dans ce cas ne pas les utiliser à plus de 15  C en pointe !

Réglez si possible le seuil de coupure à 3,5V. L ‘esc mesure la tension totale de l’accu, si UN element est plus faible (cas fréquent des accus cheap non triés) il risque de passer en dessous des 3V. L’esc ne verra rien et la durée de vie de l’accu sera abrégée.

  1. Exemple  : mon racer classe 400 consomme 30A au sol, un accu 3s 1000mah de marque pourtant réputée Aviotruc (je me marre mais jaune) annoncé pour donner 30C en continu gonfle de 5mm (il faisait 22 mm à froid) dès la 3eme décharge. Sa résistance interne mesurée par mon chargeur Graupner a doublé entre le 1er et le 10eme cycle. Cerise on the cake, la décharge en vol à 30C max n’excède pas 5 secondes toutes les 15 secondes. Et malgré cela les caractéristiques annoncées de Aviocochonnerie ne sont même pas respectées..
  2. Exemple : le meme accu Aviotruc utilisé avec un esc reglé au seuil de 3,3v par élément soit 3,3×3 = 9,9V n’a pas apprécié qu’après un vol et la coupure effectuée, un élément soit passé en dessous 3V et les 2 autres soit restés à 3,5V.. L’esc n’a rien vu. Par sécurité programmez le seuil de coupure le plus élevé possible.

Néanmoins je suis a peu près satisfait d’accus donnés pour 65C en continu et 130 en pointe (??) que j’utilise à 30C max…De toute façon n’espérez pas plus de 50 cycles aux caractéristiques nominales et 100 cycles à 80% des perf initiales… sauf miracle ? Si on ajoute le vieillissement inéluctable (s’use même si on ne s ‘en sert pas… ) Le lipo devient du consommable.

(Juin 2014) A noter quand même que ces accus donnés pour 130C (????) et jamais utilisés a plus de 30 sont en train de me lâcher (courant de pointe qui est passé à 20 c) après 25 cycles.. La résistance interne est en train d’augmenter et en plus ils gonflent de 3 mm a chaque utilisation, pour dégonfler lors du repos.. c’est pas un bon signe.

Retenez qu’il faudrait idéalement les stocker au réfrigérateur avec une tension de 3,7v par élément et ne pas les recharger sans 6 heures de repos entre cycles pour limiter la casse.

Un compétiteur f5b me disait qu’il utilisait des accus de 4000mah mais qu’il ne consommait jamais plus de 2000ma par vol pour favoriser leur durée de vie, en clair il descendait jamais en dessous de 3,5v/el en fin de vol.

On peut définir la quantité d’énergie accumulée dans un lipo  par la formule : Capacité (en Ah) x tension (V) = Wh

exemple : un accu de 3500mah en 4s est capable de débiter 3,5 A durant 1 heure et donc théoriquement 60 fois plus durant 1 minute. Cet accu emmagasine ainsi 3,5 x 16 = 56 Watt heure ou autrement dit, il est capable de produire une puissance de 56W durant 1h.

Pour une motorisation de 3000w crête (cas des f5f) l’accu de 3500mah serait donc théoriquement capable d’alimenter le moteur durant 3,5A x 3600 sec / conso 200A  = 63 secondes max.

Mais c’est surement diffèrent, car la tension de l’accu baisse au cours de la décharge, le courant aussi , donc on aura surement plus de 63secondes mais pas avec les 3 kw crête quand l’accu est chargé à 100%. D’ou l’intérêt de faire des mesures de courant en début de décharge, c’est le max,  on aura forcement moins de courant en vol des la première mise de gaz passée.

Rodage d’un lipo ?

Beaucoup de littérature sur le sujet, si vous utilisez l’accu à moins de 5c en décharge , laissez tomber le rodage.

Sinon voila une méthode :

  1. préparez un moteur sur banc avec son hélice, et un esc connecté a un recepteur. installez un wattmetre ou une pince amperemetrique et un voltmetre sur la prise d’équilibrage.
  2. avec un accu neuf que vous avez préalablement rechargé à 4,2v/élément, réglez les gaz pour obtenir un courant correspondant à 5C
  3. déchargez en continu l’accu sans descendre en dessous de 3,5v/élément
  4. rechargez à 1C l’accu après 3 heures de repos minimum
  5. refaites une décharge toujours à 5C
  6. un cycle à 10C, adaptez l’hélice pour obtenir ce courant ou accélérez
  7. un cycle à 15C, attendez 6h avant de recharger
  8. un cycle à 20C, surveillez la temperature qui ne devra jamais excéder 60°c (on peut limite tenir l’accu a la main. repos 6h mini
  9. un cycle à 30C selon votre utilisation, surveillez la température ! et idéalement lors de la recharge , si votre chargeur vous le permet, notez la résistance interne de chaque élément

J’ai testé cette méthode sur 2 accus neufs identiques, la difference est énorme pour les fort courants (50C). j’obtiens 20% d’ecart sur le courant de décharge et une résistance interne plus faible (10% environ selon l’élément). Je ne sais pas si la durée de vie est prolongée.

Attention pour la résistance interne, mon chargeur Graupner me donne toujours des valeurs différentes d’une charge à l’autre. incertitude de la mesure ? justesse ?, je considère maintenant que la mesure n’est pas juste (j’ai des valeurs différentes avec un autre appareil de mesure) mais que la précision est bonne avec une faible incertitude, donc devient une référence pour mesurer l’état de l’accu dans le temps.

On mesure !

Je ne le répèterais jamais assez, vous devez contrôler le courant consommé. Il y a trop de paramètres pour que la théorie se vérifie parfaitement. Seule une mesure avant le décollage vous donnera raison.

Un exemple, j’avais un planeur F3B furio équipé d’un moteur réducté Kontronik Fun 480 alimenté en 3S lipo et un esc jazz 40A.

  • Si je l’équipe d’un lipo Polytruc 2000mah le courant est de 33A et la puissance absorbée de 350W, il grimpe sous une pente de 30°.
  • Si j’utilise un lipo Nanomachin 3S 2700 65C le courant passe à 48A et la puissance à 550W, évidemment il grimpe à presque 60° mais l’esc coupe par surintensité au bout de quelques secondes. Si cet esc Kontronik Jazz n’avait pas eu de protection thermique efficace, il aurait brulé !

Donc ici on diminue la charge (l’hélice) pour réduire le courant ou on remplace le contrôleur. Le moteur résiste, lui, a ce courant de 48A  le temps de la prise d’altitude.

Jetez un oeil a mes mesures de courant, voir article :

https://dbs911.wordpress.com/2010/07/05/des-amperes-et-des-controleurs-qui-brulent/sur ce même blog.

On peut également mesurer la température du moteur au sol avec un thermomètre infrarouge. Nous savons que la conso sera inférieure en vol et que le moteur sera plus ventilé. Il s’agit donc des pires conditions. Rappelez vous que les aimants des moteurs « chinois pas cher » se décollent à 100°C..car collés a la cyano et pas à l’epoxy haute temperature. On pourrait donc accepter une température de contact 60°C max  (on peut y laisser la main dessus).

l'ideal , la pince amperemetrique graupner, car pas de connexions et donc tres facile a mettre en oeuvre a l'atelier ou sur le terrain, un wattmetre convient aussi.

l’ideal , la pince amperemetrique graupner, car pas de connexions et donc tres facile a mettre en oeuvre a l’atelier ou sur le terrain, un wattmetre convient aussi.

Cas pratique :

j’ai acquis aupres du chinois du coin des mousses à équiper en totalité. Cela doit décoller de l’eau comme de la neige..

un hydravion que je souhaite utiliser tant sur l'eau que la neige

un hydravion que je souhaite utiliser tant sur l’eau que la neige

sorties de la boite, que de la mousse !

sorties de la boite, que de la mousse !

cas pratique en 6 étapes :

  1. masse des mousses et accessoires  : 550gr + radio + chaine de propulsion = 550+100+300? = 950 gr environ
  2. type de vol donc puissance nécessaire : il doit décoller de l’eau…mais voler calmement,  je choisis 200w/kg donc ici la motorisation devrait consommer : 20A en 3s et a raison de 3w/gr le moteur fera de 60 à 75gr
  3. kv ? : faible de préférence, c’est pas un racer mais ici le moteur propulsif m’impose une hélice de 8″ max donc un kv de 1500 environ ?
  4. esc ? pour 200w en 3s le courant sera de 20A environ donc si esc de qualité ordinaire, on prévoit de la marge soit un esc 30A
  5. Le bec de mon esc ? il y a 4 servos de 9g dans mon modèle, leur conso est de 500ma au blocage donc un bec de 2A doit etre tres suffisant.
  6. accu ? 3S pour fournir les 20A, et pouvoir de decharge confortable , le bras de levier avant du fuselage est tres court, l’accu sera positionné max avant, je procede en cherchant le centrage (par défaut  de la corde moyenne 30%) en montant tous les éléments a blanc et en determinant la masse necessaire à l’equilibrage. Reste a trouver l’accu 3S a la masse la plus proche. Un 3s lipo capable de sortir 20A avec 10/15C max cela donne un 3s 1500-2000ma qui pèsera de 140 à 175gr
  7. verification des masses : mousses 550gr, radio 100gr, moteur +esc +accu 70+150+30gr = 250gr environ TOTAL = 900gr au decollage

En vol, cela grimpe à 60° dans un bruit infernal du au régime de rotation élevé car hélice de petit diamètre et propulsive. La trainée du modèle est importante (énorme maitre couple) et les 200w sont utiles, a noter que 20A en continu fait tiédir l’accu même sur la neige…

Bons vols

MD

maj 15/11/2013 (tucan)

maj 07/12/2013 (glissement et rendement)

maj 12/06/2014 (quantité d’énergie et durée de décharge)

maj 01/10/2014 (rodage des lipos)

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Comments
4 Responses to “Concevoir une chaine de propulsion électrique simplement pour votre modele volant (maj 06/2014)”
  1. fred dit :

    enfin une explication simple sur la chaîne de propulsion électrique! merci!

    • dbs911 dit :

      merci pour ce commentaire, si vous avez besoin de déterminer une chaine de propulsion spécifique, hésitez pas, envoyez un mail à dbs911(at)laposte.net, je ferais de mon mieux..

  2. aubinlegall dit :

    Super Michel ! Merci pour toutes ces bonnes infos, on en avait parl chez toi, mais la au moins tout est rsum 🙂

    Des nouvelles d’une ventuelle publications de tes sapins de noel volants dans la presse ?

    A bientt ! Aubin

    • dbs911 dit :

      oui des nouvelles dans ouest france, regarde en tete du blog, j’ai scanné l’article, sur la photo on apercoit un type avec un bonnet….

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