Mesures (vitesse, électriques, vibrations, ...)

[Toubab]

très belle initiative !

mais je ne voudrais pas être négatif, mais cet arrondi est à mon avis franchement négligeable par rapport aux approximations des estimations d'époque des puissances des moulins... je ne sais pas quelles seront tes sources de données, mais par exemple sur les divers doc administratives anciennes de mon moulin j'ai trouvé des valeurs qui varient du simple au triple !!!


par ailleurs parler en puissance pour "peser" une source d'énergie me dérange toujours un peu... mieux vaut parler en énergie productible annuelle... et aussi parler de la "courbe" de production, plutôt favorable à l'hydro !

[CF21]

mais je ne voudrais pas être négatif, mais cet arrondi est à mon avis franchement négligeable par rapport aux approximations des estimations d'époque des puissances des moulins... je ne sais pas quelles seront tes sources de données, mais par exemple sur les divers doc administratives anciennes de mon moulin j'ai trouvé des valeurs qui varient du simple au triple !!!

C'est exact pour l'arrondi, quand même négligeable. Pour la source, c'est ce catalogue que Didier a placé en ligne :
http://dbhsarl.eu/forum/viewtopic.php?f ... t=10#p1217

Ce constructeur dijonnais avait eu la bonne idée de publier dans son catalogue la liste de ses clients avec les indications de puissance installée. Et comme il était à Dijon, il avait naturellement beaucoup de client dans le département.

par ailleurs parler en puissance pour "peser" une source d'énergie me dérange toujours un peu... mieux vaut parler en énergie productible annuelle... et aussi parler de la "courbe" de production, plutôt favorable à l'hydro !

A nouveau d'accord avec vous. La conversion kW > kWh n'est pas toujours évidente puisqu'il faut fixer un facteur de charge (et un rendement de conversion) dépendant des débits des rivières. On peut néanmoins aboutir à un ordre de grandeur, j'étudie quelques cas dans le département pour affecter des coefficients réalistes.

En fait, j'ai indiqué aux personnes en charge du Plan climat énergie territoire (PCET) une méthode plus rigoureuse : la superposition en logiciel de cartographie (SIG) du ROE de l'Onema et des informations bdCarthage permettant d'approcher raisonnablement les débits au droit des seuils du ROE (interpolation des débits mensuels moyens des stations hydro amont ou aval). On reste prisonnier de diverses anomalies, comme un captage modifiant complètement le débit au droit d'un ouvrage, mais cela donne quand même des idées plus précises du potentiel à l'échelle du département. Ce travail est nécessaire parce que l'étude de potentiel UFE 2011 ne concernait pas les puissances < 100 kW, qui sont pourtant très largement majoritaires (le département est en tête de bassin versant, on a donc des petits débits ici à part la plaine de Saône en extrémité sud-est).

Il reste que le PCET doit sortir assez vite et que mes interlocuteurs ne sont pas sûrs d'avoir le temps de faire ce calcul que je leur ai suggéré. Ils rencontrent par ailleurs des problèmes avec la base ROE, comme le fait que sur les 770 ouvrages référencés comme "seuils ou barrages en lit mineur", seuls 300 environ seraient documentés sur la hauteur de chute. Pareillement, l'état fonctionnel de l'ouvrage est décrit de manière variable par les agents de l'Onema.

En attendant, j'ai trouvé que ce catalogue Darnel-Bosshardt était un moyen intéressant de collecter de premières données empiriques, certes incomplètes pour les raisons énoncées plus haut. Ce regard historique aide aussi à comprendre qu'avant l'orgie fossile des années 1950-1970, puis l'orgie nucléaire des années 1960-1990, les territoires produisaient une bonne partie de leur électricité à partir de la micro-hydraulique. Elle a été abandonnée parce que l'on croyait avoir trouvé des substituts plus avantageux... et puis non, au bout du compte, ces substituts posent de nombreux problèmes. On peut voir ainsi le déclin de la micro-hydraulique comme une simple parenthèse de l'histoire de l'énergie, due à un effet d'opportunité (abondance transitoire gaz-charbon-pétrole) et à une erreur de jugement (croyance en la capacité du nucléaire à apporter une énergie propre et quasi-infinie).

[CF21]

J'avais oublié une petite liste à la fin du catalogue!

Au final, j'arrive aux résultats suivants :
142 sites de production équipés
17 kW de puissance moyenne
2364 kW (2,3 MW) de puissance totale

En prenant un facteur de charge de 0,5, cela me donne :
10.354.320 kWh (10,3 GWh)

En supposant un kWh à 10 c€, j'obtiens en équivalent revenu sur le département 1 million €

En supposant une consommation annuelle par foyer de 5000 kWh, cela me donnerait 2000 foyers pourvus en électricité.

Ces chiffres vous semblent-ils corrects ?

Dans la mesure où il y a 5 fois plus de seuils et barrages en lit mineur que ceux signalés par le catalogue Darnel-Bosshardt (et notamment des grands barrages de retenue du canal de Bourgogne, non équipés malgré des hauteurs de chute utile atteignant parfois 17 m), cela donne à réfléchir.

[CF21]

Voilà le résultat final (pdf téléchargeable à cette page) de l'étude, avec j'espère pas trop de bêtises :
http://www.hydrauxois.org/2012/12/poten ... e-dor.html

Didier est remercié en dernière page de l'étude et le forum cité.

On l'a envoyé à divers interlocuteurs institutionnels, et on va la faire circuler chez des élus pour qu'ils découvrent déjà (pour beaucoup) la notion de micro-hydraulique sur leur territoire, à travers un prisme original.

[dB-)]

Bonsoir,

très bon travail que votre blog http://www.hydrauxois.org/, avec ses synthèses claires et bien pratiques sur les moulins, les turbines, la législation, l'écologie !

J'ai actuellement un peu de mal à être aussi combatif que vous : passionné d'écologie et d'énergies renouvelables depuis les années 70, fan entre autres des excellents dessins de Reiser, quand je vois l'évolution globale de la situation sociale, politique, économique, idéologique, et écologique au niveau de la planète, et l'évolution probablement irréversible des années à venir, les bras m'en tombent !

Espérons que ce soit juste un passage à vide, et que le punch revienne !

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Réflexion faite, je crois que je vais laisser tomber l'écologie, et préparer sérieusement le sombre avenir qui nous attend en passant en mode Mad Max : constitution de stocks de sucre, bois, matériaux et carburant, distribution de la production hydroélectrique aux maisons voisines (avec troc contre de la nourriture, etc..), constitution d'une communauté avec quelques copains, barbelés autour du seuil et des biefs, miradors, chiens et véhicules blindés, et une bonne 12.7 montée sur un 4*4 pour aller faire les courses

dB-)

[Doudzy]

Bonjour à tous,

Je suis nouveau sur le forum, et en parcourant les différents sujets j'ai déjà appris beaucoup de choses !
C'est en tombant sur cette discussion que je me suis dis que je pourrais trouver une solution à mon problème sur ce forum :

http://dbhsarl.eu/forum/viewtopic.php?f ... i&start=40

Je dois concevoir un petit banc de test hydro pour calculer les perfomances d'une vis d’Archimède. Pour ce faire il est important pour moi de mesurer de façon précise le couple exercé sur l'arbre. Voici quelques données de la turbine :

- Plage de variation du débit à explorer : 0-6 l/s
- Plage de variation de vitesse de rotation de la turbine à explorer : 20 - 130 tr/min
- Couple : 0 - 2 N.m

Pour ce faire j'utilise un moto réducteur et une carte de contrôle (les caractéristiques du motoréducteur sont en pièces jointes).

Le moteur est contrôlé à l'aide de la carte ESCON 50/5. J'asservis donc ma turbine en vitesse de rotation grâce à la carte de contrôle. Ensuite, sachant que le couple frein fourni par le moteur est proportionnelle à l'intensité aux bornes de ce dernier (on connaît la constante de couple du moteur), je peux déterminer la puissance fournie par la turbine (produit entre le couple et la vitesse de rotation).

Le problème est que j'ai aucune répétabilité dans les mesure (variation du couple de 3mNm à 100mNm pour la même mesure). En effet la variation du courant au bornes du moteur est "chaotique" (voir images en pièce jointes), avec une acquisition de 10 min à 5Hz.

Peut-être qu'une solution avec un couple-mètre réglerait mon problème mais cette solution reste très onéreuse (2500€ environ). Le problème vient peut-être de la carte de contrôle ? Serait-il mieux d'utiliser un moteur brushless en génératrice avec un frein et un tachymètre pour contrôler la vitesse ?

Merci d'avance pour vos éléments de réponses,

Bonne soirée à tous,

Edouard

[segretain]

Bonjour,

Au vu des données il s'agit d'un modèle réduit de turbine.
la puissance étant de 26 W.
Pour une puissance aussi faible je choisirais soit un frein de prony
avec un dynamomètre pour la mesure du couple soit utiliser un petit moteur
à courant continu monté en dynamo balance (la mesure du couple se fait avec une masse se déplaçant sur le fléau.
l'avantage de la dynamo balance c'est que la mesure du couple est direct et indépendante du rendement.

Voilà si vous souhaitez plus d'information n'esitez pas.

Cordialement Frédéric,

[Doudzy]

Bonjour Frédéric,

Merci pour ces éléments de réponses.
Pour l'installation de la dynamo balance sur mon banc d'essai cela risque d'être compliqué car l'ensemble motoréducteur + palier + turbine (vis d’Archimède) s'incline d'un certain angle. Pour une dynamo balance il me semble qu'il faut que l'arbre soit bien parallèle au sol ? (J'espère être clair)
Je vous ai mis une photo de mon montage en pièce jointe (il manque l'installation de l'auge).

Je vais réfléchir à l'intégration d'une dynamo balance sur le banc. Où pourrais-je trouver ce genre de système ?

Concernant l'allure du courant, comment expliquez-vous cette variation chaotique du courant ? Est du au bobinage du rotor ? Ou peut être que nous échantillonnons pas assez vite (5Hz) ?
Nous mesurons des couples de l'ordre du Nm. Mesurer de tels couple avec la technique de C=k*I (C = couple ; k = cste de couple ; I = courant) est peut-être compliquée ?


Cordialement,

Edouard

[segretain]

Bonjour,
je vois mieux avec votre photo le montage.

1) les pertes dans le réducteur ne sont pas négligeable devant la puissance mise en jeux.
2) bien sur on peut faire une mesure du couple, le courant I étant proportionnel à C, mais cela dans le cas
d'une machine à courant continu idéale.
3) je n'ai pas regardé de prés la carte gérant le courant de votre moteur, mais il s'agit surement d'un hacheur
et surement prévu pour un fonctionnement 2 cadrans et non 4 cadrans.

Donc ,je vous conseil de mettre tous l'ensemble moteur plus réducteur sur un dispositif permettant son balancement autour de l'axe de rotation.
Puis un bras de levier et un dynamomètre, ou bien par un jeu de poulie et d'un câble nylon une masse. Vous faite varier la masse pour avoir le bras à l'horizontal.

Pour la mesure de puissance aussi faible, il faut traquer les moindres couples de pertes.

Cordialement Frédéric.

[dB-)]

Bonjour,

et félicitations pour cette belle maquette !

Si vous voulez mesurer la performance d'une vis miniature pour ensuite extrapoler à la taille réelle, je pense qu'il faut viser une précision de l'ordre du pour-cent ! Et plus la maquette est petite, plus il est difficile de maintenir des pertes relatives faibles.

Par exemple au niveau du moto réducteur il faudrait que la denture soit très bien taillée, et que tous les arbres soient montés sur roulements à billes : par expérience de ces petits machins (ancien amateur de modélisme !) je pense que ce n'est pas le cas, et que les axes sont probablement montés sur des bagues en bronze frité : prenez le moto-réducteur avec son moteur non connecté et essayez de tourner l'arbre lent, vous sentirez un couple résistant assez important, qui dépend du rapport de réduction. Donc ici le courant produit par le moteur me semble peu représentatif du couple de la vis.

Les parasites vus sur les signaux électriques sont normaux :

- soit le courant est mesuré en sortie de carte et on a l'image des étincelles du collecteur + la non régularité du courant due au fait que le collecteur de ces moteurs est rudimentaire (souvent 4 lames de cuivre) + la géométrie des pièces polaires assez approximative + les répercussions des frottements, les chocs de dents, vibrations, etc ...
- soit il est mesuré en entrée de carte Escon et là on a en plus la consommation propre de la carte plus tous les parasites dus au hacheur 4 quadrants
- soit on exploite le signal analogique délivré par la carte et il s'agit probablement d'un courant théorique calculé (comment ?) par un DSP ...

En plus il est très probable que le transfert instantané d'énergie électrique entre le moteur et la carte oscille en permanence (à la fréquence de hachage) entre "consommation" et "production", car la carte commande le moteur en PWM ...

En cas de mesure externe par un ampèremètre, même si c'est un modèle TRMS, il faut voir sa bande passante, la période d'échantillonnage, etc ... à la fin on ne sait plus du tout ce que l'on mesure

Pour contourner ces problèmes, mieux vaudrait mesurer directement le couple sur la vis, en utilisant une mini barre de torsion, ou un ressort comme ci-dessous :

capteur de couple.jpg

Le ressort est fixé sur 2 disques munis par exemple de 4 encoches, deux capteurs inductifs ou optiques détectent le passage des encoches. En l'absence de couple, on aligne les encoches, et au repos on peut assez facilement "étalonner" le capteur (ex. série de poids de xx grammes au bout d'un levier de xx cm) et établir une relation entre le couple et l'angle de torsion. En fonctionnement, le déphasage entre les signaux des deux capteurs donne l'angle de torsion, qu'on traduit ensuite.

Bon, il y a quand même un risque d'oscillation, qui dépend essentiellement de la raideur du ressort et du moment d'inertie de la vis ..., mais comme il semble que vous disposez d'une bonne imprimante 3D il doit être possible de concevoir et réaliser si besoin un capteur de couple plus élaboré que celui du croquis, avec :

- une fonction "rotulage" tolérant un léger défaut d'alignement des axes
- une fonction "élastique" donnant un angle fonction du couple transmis
- et une fonction "amortissement" avec par exemple un gel visqueux

Le moto-réducteur et sa carte de pilotage ne serviraient qu'à imposer une vitesse de rotation, et permettraient des mesures à vitesse variable.

Bonne soirée

dB-)