Construisez un hacheur

Vos questions et informations techniques sur les variateurs de vitesse, comment les monter/démonter ? dépanner ? concevoir ? Les plans ?
Les différentes marques et modèles, avantages et inconvénients etc.

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AL
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Construisez un hacheur

Message par AL » ven. 28 10 , 2005 23:08

Voici le schéma d'un hacheur trés simple et terriblement efficace pour réguler la vitesse de moteurs à courant continu.

Liste des composants
1 circuit intégré NE 555
1 régulateur 7812 avec un dissipateur (petit) pour son boîtier TO 220
2 diode 1N 4148
6 diodes de puissance 6A 600V (prévu pour un moteur série 1200W trés inductif, 1 seule peut suffir suivant application)
1 condensateur polyester 10nF (16 V ou plus)
1 condensateur polyester 1nF (16 V ou plus)
1 résistance 1 Méga-ohms 1/2W
1 résistance 1 kilo-ohms 1/2W
4 résistance 220 ohms 1/2W
1 potentiomètre 47 Kilo-ohms linéaire (les modèles à glissière sont très pratiques)
4 transistors MOSFET GEP 50N05 ( capable de drainer 50A chacun, 1 seul peut suffir suivant l'application )
Prévoir un bon dissipateur pour refroidir les MOSFETS, et si inquiétude, utiliser l’arme absolue: Un ventilateur miniature placé sur les ailettes du radiateur pour les refroidir (Choisir un petit modèle 12V et l’alimenter, si difficulté, avec la tension 12V fournie par le régulateur 7812).
Fonctionnement et réglage:

Le régulateur peut fonctionner avec une tension allant jusqu’à 50V. On peut donc le monter sur des moteurs de 48V (prendre d'autres MOS FET pour changer la tension ex: IRF 540 pour aller jusqu'à 100V). La fréquence du signal astable généré par le NE 555 est donnée par la formule F=1/(1,1RC)
avec F en Hertz pour
R ( Résistance du potentiomètre + résistance 1K) en ohms
C (capacité du condensateur qui vaut ici 1nF) en Farads
Dans le cas du régulateur décrit, F = 21000 Hz (donc pas de bruits intempestifs audibles)

En cas de problèmes (Claquage des diodes de puissance... et des transistors), baisser la fréquence de l’astable, le moteur va grogner un peu au démarrage, mais parfois cela améliore bien la sauce (ce fut le cas pour mon locotracteur avec un moteur série très inductif).
FAIRE LE PREMIER ESSAI SUR UNE LAMPE.

filomat
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Message par filomat » sam. 29 10 , 2005 13:25

Je suis un peu perdu sur le premier schéma, mais sur le second est-ce qu'on branche bien la batterie entre le fil du bas (0 V) et celui du haut, et le moteur avec son interrupteur en série entre les deux fils du haut (c'est à dire en parallèle avec les 6 diodes), et donc qu'on commande la vitesse du moteur avec le potentiomètre 47 Kohms de droite ?

C'est intéressant de pouvoir réaliser un variateur de vitesse simplement car c'est un élément important du véhicule électrique.

Avec le hacheur il n'y a pas de perte en théorie, et pourtant je lis souvent que le rendement du moteur électrique (puissance mécanique délivrée / puissance électrique consommée ) diminue quand sa vitesse de rotation diminue .

C'est un peu l'impression que j'ai avec ma trottinette : Si je roule lentement je ne gagne pas énormément en autonomie.Pourtant plus on roule vite et plus on dépense d'énergie, donc je pense qu'il doit exister une "vitesse d'autonomie maximale", au pif aux deux-tiers de la vitesse max, à cause de cette évolution du rendement moteur en fonction de la vitesse.

Un moteur électrique n'a pas besoin de boite de vitesses, mais si on veut l'utiliser à son rendement maximum dans une grande plage de vitesses j'ai tout de même l'impression qu'une boite de vitesses ne serait pas inutile ... mais je ne suis pas spécialiste et je ne sais pas ce qu'en pensent les spécialistes.

En somme il s'agit bien d'un "régulateur" de la vitesse, pour que le moteur reste autour de celle du rendement maximum, mais si on l'utilise en "variateur de vitesse " ce rendement sera alors variable ?
Que la force soit électrique !

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Message par AL » sam. 29 10 , 2005 20:09

filomat a écrit :Je suis un peu perdu sur le premier schéma,?
C'est pas un schéma électrique, mais un synoptique, un schéma décrivant le principe du fonctionnement.
[/mais sur le second est-ce qu'on branche bien la batterie entre le fil du bas (0 V) et celui du haut, et le moteur avec son interrupteur en série entre les deux fils du haut (c'est à dire en parallèle avec les 6 diodes), et donc qu'on commande la vitesse du moteur avec le potentiomètre 47 Kohms de droite ?
Pas tout à fait, tu branches le + batterie à "+V MOT" et le - batterie à "0V". Le moteur se branche entre le"+V MOT" et "MOT" . La borne + est donc commune au + batterie et moteur.
Le potentiomére de 47 K permet de faire varier la fréquence de rotation du moteur.
Pas besoin d'inter, puisque potar à zéro, le moteur ne tourne pas. L'inter est même dangereux si on ferme le circuit avec le potentiométre en position autre que "arrêt".
C'est intéressant de pouvoir réaliser un variateur de vitesse simplement car c'est un élément important du véhicule électrique.
Ce systéme est simple, il n'y a pratiquement pas de chute de tension aux bornes des transistors MOS FET
Avec le hacheur il n'y a pas de perte en théorie, et pourtant je lis souvent que le rendement du moteur électrique (puissance mécanique délivrée / puissance électrique consommée ) diminue quand sa vitesse de rotation diminue .


C'est un peu l'impression que j'ai avec ma trottinette : Si je roule lentement je ne gagne pas énormément en autonomie.Pourtant plus on roule vite et plus on dépense d'énergie, donc je pense qu'il doit exister une "vitesse d'autonomie maximale", au pif aux deux-tiers de la vitesse max, à cause de cette évolution du rendement moteur en fonction de la vitesse.

Un moteur électrique n'a pas besoin de boite de vitesses, mais si on veut l'utiliser à son rendement maximum dans une grande plage de vitesses j'ai tout de même l'impression qu'une boite de vitesses ne serait pas inutile ... mais je ne suis pas spécialiste et je ne sais pas ce qu'en pensent les spécialistes.

En somme il s'agit bien d'un "régulateur" de la vitesse, pour que le moteur reste autour de celle du rendement maximum, mais si on l'utilise en "variateur de vitesse " ce rendement sera alors variable ?



Alors là, tu me parles de rendement du moteur électrique, mais de quel type de moteur?
Pour un moteur à courant continu classique, je ne vois que l'influence des pertes constantes, qui peuvent faire baisser le rendement du moteur.

filomat
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Message par filomat » dim. 30 10 , 2005 6:46

Merci Al, c'est clair maintenant pour les branchements : Encore deux (trois!) petites questions :
1-Pour l'essai avec une lampe, quelle lampe et comment la brancher ?
2-L'ennui avec les potentiomètres çà doit être comme sur les postes de radio, au bout d'un certain temps ils se mettent à crachotter et s'user. Est-ce qu'il n'y a pas un moyen de le remplacer par un détecteur sans contact à effet Hall du type de la poignée tournante de nos trottinettes ?
3-Pour le rendement des moteurs électriques en fonction de leur vitesse de rotation c'est le moteur moyeu crystalite sans balais dont les spécifs indiquent un rendement de 72% à la vitesse max (celle du champ tournant) et seulement 40% à la vitesse moitié?
Le moteur de ma trottinette est un moteur à balais et aimants permanents, mais il me donne l'impression de faire la même chose, c'est à dire que pour le même parcours il consomme presqu'autant quand je vais lentement que quand je vais plus vite.
Que la force soit électrique !

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Message par AL » dim. 30 10 , 2005 19:37

filomat a écrit : 1-Pour l'essai avec une lampe, quelle lampe et comment la brancher ?.
Il te faut une lampe de tension nominale correspondant à la tension d'alimentation; Par exemple lampe 12V 15 watts pour une alimentation sous 12V. Pour la brancher, tu la met aux bornes qui devraient recevoir le moteur: L'objectif de la manip, est de vérifier le fonctionnent du hacheur, en toute sécurité, et en préservant l'électronique en cas de mauvais branchement, avec un récepteur uniquement résistif.(avec un moteur, tu fait une fricassée de transistors au moindre pépin!)

2-L'ennui avec les potentiomètres çà doit être comme sur les postes de radio, au bout d'un certain temps ils se mettent à crachotter et s'user. Est-ce qu'il n'y a pas un moyen de le remplacer par un détecteur sans contact à effet Hall du type de la poignée tournante de nos trottinettes ?
Ho la la, qu'est-ce que tu vas chercher; Prend un bon potar, rotatif ou lineaire, tu fais attention qu'il ne prenne pas l'eau , et tu n'as pas à craidre l'usure avant quelques dizaines d'années. Surtout, cherche à faire simple, procéde par petit pas. Plus tu compliques, et plus c'est problématique au niveau fiabilité.

3-Pour le rendement des moteurs électriques en fonction de leur vitesse de rotation c'est le moteur moyeu crystalite sans balais dont les spécifs indiquent un rendement de 72% à la vitesse max (celle du champ tournant) et seulement 40% à la vitesse moitié?
Le moteur de ma trottinette est un moteur à balais et aimants permanents, mais il me donne l'impression de faire la même chose, c'est à dire que pour le même parcours il consomme presqu'autant quand je vais lentement que quand je vais plus vite
Les moteurs sans balais, ben je connais pas exactement la technologie. Je suppose qu'ils sont apparentés aux moteurs pas à pas. Si les spécifs du constructeur te donnent ces chiffres, c'est qu'ils doivent êtres bons.
Pour ce qui est d'un moteur à courant continu et aimant permanent, je pense que la non amélioration de l'autonomie est due à autre chose; Ta trotinette en fonctionnement, tu as des pertes fixes (frottements, résistance au roulement...) et des pertes variables, qui vont dépendre de l'intensité du courant qui traverse le moteur (effet joule) et de la résistance de l'air ( pertes aérodynamiques).
Au niveau des pertes variables, la variation des pertes aérodynamiques entre 15 et 7 km/h ne doit pas être énorme, et si ton systéme est bien fichu, les pertes joules non plus.
Donc que tu roules à 15 ou à 7 km/h, tu ne gagnes pas grand chose en autonomie.
Si ta trotinette roulait à 130 km/h, tu aurais sûrement une sacré différence d'autonomie sur un même parcours, fait à 130 ou fait à 90, les pertes aérodynamiques variant avec le carré de la vitesse.

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Message par AL » lun. 31 10 , 2005 0:40

Voila le typon et le plan d'implantation d'un hacheur utilisant le schéma que j'ai déja donné.
J'ai oublié les perçage et l'implantation de la diode 1N 4007

Montage: (voir le plande câblage)
Prévoir de renforcer les pistes de puissance avec du câble de section >= à 6 mm² qui sera soudé sur les pistes. Si les diodes de puissance gênent la mise en place du dissipateur des transistors, les placer coté cuivre. Mettre du “compound” entre les transistors et le dissipateur, afin d’améliorer l’échange thermique, et fixer le dissipateur sur la carte. Il n’est pas nécessaire d’utiliser des micas pour isoler les transistors (drain commun), mettre directement ceux-ci contre le dissipateur.

Fonctionnement et réglage:

Le régulateur peut fonctionner avec une tension allant jusqu’à 50V (sinon, changer de type de MOS FET; des IRF 540 vous permettront d'aller jusqu'à 100V). On peut donc le monter sur des moteurs de 48V. La fréquence du signal astable généré par le NE 555 est donnée par la formule F=1/(1,1RC)
avec F en Hertz pour
R ( Résistance du potentiomètre + résistance 1K) en ohms
C (capacité du condensateur qui vaut ici 1nF) en Farads
Dans le cas du régulateur décrit, F = 21000 Hz (donc pas de bruits intempestifs audibles)

En cas de problèmes (Claquage des diodes de puissance... et des transistors), baisser la fréquence de l’astable, le moteur va grogner un peu au démarrage, mais parfois cela améliore bien la sauce (ce fut le cas pour mon locotracteur avec un moteur série très inductif).
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Message par AL » lun. 31 10 , 2005 0:45

Implantation des composants et câblage

J'ai tracé en vert les pistes "puissance" qu'il faut renforcer en y soudant du cable (le hacheur était prévu pour 200A...)

vespaman
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Message par vespaman » jeu. 02 03 , 2006 14:16

salut AL,

c'est super de tomber sur ce schéma car c'est ce qui m'interesse pour une conversion de vespa rétro en scooter electrique!

je souhaite utiliser un moteur comme celui-ci:

http://img233.imageshack.us/img233/790/ ... ge57cx.jpg

50V DC et maxi 148 Amp sous puissance maxi.

ou est-ce qu'on peut se faire faire la limande éléctronique? Est-ce qu'on doit tout faire soit même? Je sais me servir d'un fer à souder et trouver les plaques/nappes mais ensuite? Les parties de contact métaliques solidaires (partie noires de ton schéma je crois)de la plaque sont faites comment?
Je suis très néophite mais très débrouillard et je connais un magasin sympa sur Paris qui sont assez aidant.
Combien devrait couter ton dispositif environ?
merci.

Martin.
Est-ce que c'est à ma portée.

bioman14
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Message par bioman14 » jeu. 01 06 , 2006 22:00

heu , je suis neuneu? où il est ce schema ???

a+

nevada
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Hacheur

Message par nevada » dim. 15 10 , 2006 10:41

Je serai intéressé par le schéma du hacheur.
Je construis actuellement un bateau fluvial à propulsion électrique près de Laval. J'habite Caen.

olivierd
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Message par olivierd » ven. 02 11 , 2007 11:57

Post à, faire revivre
Même question que bioman14...
Olivier
Avez-vous remarqué qu'il n'y a plus d'enjoliveurs sur les roues des voitures... Il n'y a plus que des imitations en plastique de roues en alliage... Ridicule, non?

filomat
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Message par filomat » ven. 02 11 , 2007 16:25

Je ne promet rien mais je crois que j'ai enregistré les shémas sur un vieil ordinateur. Avec la date (10 2005) j'arriverai peut-être à retrouver sur le disque dur et je le remettrai dans cette rubrique.
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Message par filomat » dim. 04 11 , 2007 15:10

schéma
Vous n’avez pas les permissions nécessaires pour voir les fichiers joints à ce message.
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pdelagrange
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Message par pdelagrange » dim. 04 11 , 2007 23:34

Ah ben d'accord... ça c'est du hacheur taillé à la hache! :D
Mais ça doit marcher, ya pas de raison.
Merci pour le shéma et les ref de composants.

Mettre en plus une grosse capa chimique + une "à air" en parallèle sur l'alimentation, au plus proche du hacheur.

Et 21kHz me semble être beaucoup trop. Tabler plutôt sur 10kHz. Ca va faire du bruit à bas régime, mais tant pis, on a un meilleur rendement à pleine puissance (plus on grimpe en fréquence, plus les MOSFET vont chauffer. Pas bon).

Le top du top, c'est un circuit qui augmente la fréquence quand la charge diminue, qui gère le soft start, surveille le courant et tout et tout, mais bon...
Je posterai un truc un des ces jours... (patience please).

PS: il y a une Application Note de Microchip sur la commande de moteur à base d'un PIC, le programme est fourni et il y a un shéma. Faut que je retrouve çà...

alex
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Message par alex » lun. 05 11 , 2007 0:45

Ça marche :D j'en est fait un quasiment pareille, puis un autre avec 2 ne555
un qui était la pour pour générer le signal de base et l'autre pour faire varier le rapport cyclique.
l'avantage c'est que la fréquence de base ne variait pas avec le contrôle
alors que le premier montage elle variait beaucoup.

ce deuxieme montage a finit par bruler ses mosfets quand je lait raccordé sur un
gros moteur avec une hélice de 1metre de diamètre :cry:

pour des moteurs c'est bien et on trouve des poignées résistive (trottinette enfant chinoise)

Et 21kHz me semble être beaucoup trop
je n'en suis pas si sure, si il a bien les même variation de fréquence que j'avais selon la valeur de commende
(due a la façon dont fonctionne le 555)
ça lui permet peut être de rester dans une gamme raisonnable (pas de grognement) :wink:

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