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Motor

Efficacité d'entrée/sortie du moteur

Calculez l'efficacité du moteur, les pertes de puissance et la dissipation thermique à partir des mesures d'entrée électrique et de sortie mécanique.

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Formule

η = P_out / P_in × 100%, P_loss = P_in − P_out

η— Efficiency (%)
P_in— Electrical input power (W)
P_out— Mechanical output power (W)

Comment ça marche

L'efficacité du moteur (η) est le rapport entre la puissance de sortie mécanique et la puissance d'entrée électrique, exprimé en pourcentage : η = (P_out/P_in) × 100. Les pertes comprennent les pertes de cuivre (I²R) dans les enroulements, les pertes de fer (hystérésis et courants de Foucault) dans le noyau du stator, les pertes par frottement mécanique et par dérive, ainsi que les pertes de charge parasite. L'efficacité n'est pas constante : elle atteint son maximum à un point de charge spécifique (généralement 75 à 85 % du couple nominal) et diminue à la fois en cas de charge légère et de surcharge.

Exemple Résolu

Un moteur BLDC de 48 V consomme 8,5 A tout en fournissant une puissance mécanique de 320 W. Étape 1 — Alimentation électrique d'entrée : P_entrée = V × I = 48 V × 8,5 A = 408 W Étape 2 — Efficacité : η = (P_out/P_in) × 100 = (320/408) × 100 = 78,4 % Étape 3 — Total des pertes : P_perte = P_entrée − P_sortie = 408 − 320 = 88 W Étape 4 — Estimation de l'élévation de température (en supposant une convection naturelle, une résistance thermique R_θ = 2 °C/W) : ΔT = P_loss × R_θ = 88 × 2 = 176 °C au-dessus de la température ambiante Étape 5 — Conclusion : Le moteur nécessite un refroidissement par air pulsé ou un dissipateur thermique. Avec un ventilateur réduisant R_θ à 0,5 °C/W : ΔT = 88 × 0,5 = 44 °C — acceptable pour un moteur dont la hausse nominale est de 85 °C.

Conseils Pratiques

  • ✓Faites tourner le moteur entre 70 et 85 % du couple nominal pour une efficacité optimale ; concevez votre rapport de transmission et votre charge de manière à placer le point de fonctionnement dans cette plage
  • ✓Pour les systèmes alimentés par batterie, mesurez l'efficacité totale du système (batterie → contrôleur → moteur → charge) plutôt que l'efficacité du moteur seul — des pertes de 5 à 15 % du contrôleur ont une incidence significative sur la durée de fonctionnement
  • ✓Les moteurs BLDC atteignent généralement un rendement de 85 à 95 %, contre 70 à 85 % pour les moteurs à courant continu à balais de taille similaire. Le compromis est la complexité du contrôleur et le coût

Erreurs Fréquentes

  • ✗Utilisation de l'efficacité nominale à tous les points de fonctionnement : l'efficacité du moteur à 10 % de charge peut être inférieure de 20 à 30 % à l'efficacité maximale
  • ✗Mesure uniquement de la puissance d'entrée en courant continu pour un contrôleur de moteur sans balais — les pertes de commutation dans l'onduleur font partie des pertes du système et doivent être incluses
  • ✗Ignorer le facteur de puissance pour les moteurs à induction à courant alternatif : un facteur de puissance faible signifie une puissance apparente (kVA) plus élevée, même si le rendement de la puissance réelle (kW) semble bon

Foire Aux Questions

Mesurez la puissance d'entrée en courant continu (V × I aux bornes du moteur) et mesurez la puissance de sortie mécanique à l'aide d'un capteur de couple et d'un tachymètre (P_out = T × ω). Pour les petits moteurs, il est courant d'effectuer un essai au dynamomètre ou un essai de freinage avec une cellule de charge calibrée. Assurez-vous que le moteur a atteint un état thermique stable avant d'enregistrer les mesures.
Le système de classification IE (International Efficiency) classe les moteurs à induction à courant alternatif de IE1 (standard) à IE5 (ultra-haut de gamme). Chaque classe nécessite une efficacité minimale à la charge nominale. Les moteurs IE4 et IE5 sont des types à réluctance synchrone ou à aimants permanents dont le rendement dépasse 95 % à la charge nominale.
Oui, le fonctionnement en dessous de la tension nominale augmente le courant pour le même couple, ce qui augmente les pertes de cuivre I²R et réduit l'efficacité. Un fonctionnement au-dessus de la tension nominale augmente les pertes en fer. La plupart des moteurs culminent à moins de ± 10 % de leur tension nominale.

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