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Généralité sur les contrôleurs

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Généralité sur les contrôleurs

Message par eLHo le Ven 23 Jan - 20:32

Le contrôleur commute le courant dans les 3 phases du moteur. Grossièrement cela crée un champ tournant sur lequel les pôles magnétiques du rotor s'alignent, le rotor tourne donc exactement à la même vitesse que ce champ magnétique, et c'est le contrôleur qui régule la vitesse de commutation pour ne pas "larguer" ou plus scientifiquement "décrocher" le rotor en cours de route.
Le contrôleur crée un courant alternatif triphasé à partir du courant continu fourni par la batterie, donc vu de l'extérieur, l'ensemble moteur contrôleur consomme du courant continu à tension constante.
En 1/8ème, on a des contrôleurs/moteurs sensored ou sensorless.
Sensored signifie que le moteur possède un capteur de champ magnétique, le capteur informe le contrôleur sur la position exacte du rotor et le contrôleur sait quelle bobine alimenter pour démarrer le moteur en souplesse sans accoups. Le capteur apporte donc une souplesse infinie à très très basse vitesse, il est possible de rouler à 0.0001 km/h ou presque. Passé quelques km/h, le variateur bascule en mode "sensorless", c'est à dire qu'il n'utilise plus le capteur, la position du rotor est detectée par la force contre électromotrice.
Sensorless, inversement, est la technologie qui fonctionne sans capteur, le comportement au démarrage n'est pas aussi souple qu'en sensored, si on essaye de rouler à 0.0001km/h les moteur fonctionne par accoups, car à très basse vitesse la force contrélectromotrice est trop faible pour être détectée, le contrôleur "cherche" la position du rotor. Il est tout de même facile de rouler à basse vitesse dans son salon, mais pour rouler dans sa salle de bain par exemple, le sensored sera plus à l'aise
Vous l'aurez compris, si en 1/10ème ou les rotors sont des 2 pôles la technologie sensored apporte un réel plus de souplesse, en 1/8ème ou les moteurs sont souvent des 4 pôles cette technologie est plus marketing qu'autre chose. Seuls TEKIN et LRP propose des ensembles sensored pour du 1/8ème, les moteurs haut de gamme voir très haut de gamme sont toujours sensorless.


Les réglages du contrôleur

Maintenant que l'on a vu ce qu'était un contrôleur, il faut aborder ses réglages et fonctionnalités. Qu'est ce qu'on peut régler sur un contrôleur, et quelles sont les influences des ces réglages sur le système ? :

- le cutoff : valeur de la tension à laquelle le contrôleur coupe tout pour ne pas trop décharger la batterie. Il existe 2 sortes de cutoff, le soft cutoff et le hard cutoff. Le soft cutoff limite la puissance ce qui permet de ramener la voiture, le hard cutoff coupe tout brutalement. Il est préréglé d'office sur tous les contrôleurs, 3.2V par cellules est le réglage le plus "idéal".

- le frein ou "brake amount" : c'est la "puissance" du frein, qui se règle en général en %age. le réglage d'origine est souvent le meilleur compromis, tout dépend l'accroche de la piste d'utilisation. Il est bien sûr proportionnel et peut s'utiliser avec une grande précision. Malheureusement on ne peut pas répartir le freinage AV/AR car c'est le moteur en amont du diff central qui freine.
Mais d'ailleurs comment ça marche ce frein ? Il suffit d'utiliser le moteur en génératrice de courant, son fonctionnement inverse. Le contrôleur court-circuite les 3 phases du moteur, et ce dernier transforme l'énergie mécanique en en énergie électrique. Cette énergie doit bien aller quelque-part, quand on stoppe en 3 secondes un truggy de 5kg à 80km/h, la puissance de freinage se compte en millier de watts!
( Si vous voulez la calculer, c'est possible : énergie du truggy à 80km/h : 1/2 x m x v², vous divisez ça par le temps, sans oublier de mettre la vitesse en m/s et la masse en kilo, ça vous donnera la puissance exacte, si vous freinez alors que vous êtes en descente c'est encore pire, il faut ajouter au calcul la différence énergie potentielle entre au début et à la fin du freinage qui s'exprime en m x g x différence de hauteur début-fin freinage, en montée il faut retirer cette énergie, ect..... )
Cette puissance gigantesque doit bien être évacuée quelque-part, elle est restituée à la batterie comme si le moteur était soudainement devenu un alternateur. Mais une partie de la puissance est dissipée dans le contrôleur, à cause des pertes par effet Joule. les gros freinages génèrent donc des pics de courant énormes dans le contrôleur, voila pourquoi un réglage trop fort du frein dans un véhicule lourd ou très rapide peut crâmer un contrôleur.
Expérience pour mettre en évidence le frein : débranchez vote moteur du contrôleur et faites toucher 2 phases du moteur au niveau des prises et essayez de faire rouler votre voiture vous pouvez également connecter le + du contrôleur sur son - (sans accu évidemment !!!!!!!!) et essayez de faire rouler votre voiture .

- le "dragbrake" : ce terme désigne un fonctionnement ou le moteur se met à freiner dès que l'on met sa gâchette au neutre, il est par défaut à 0%. Il peut servir sur certaines pistes capricieuses car fournissant un freinage constant mais ça fait circuler en permanence du courant entre le moteur et le contrôleur ce qui augmente la chauffe. Il est par conséquent recommandé de le laisser à 0%.

- l'accélération ou "punch" ou "punch control" : voila le paramètre qui va le plus influer sur le comportement de votre voiture dans les phases d'accélération. Le paramètre d'accélération commande la brutalité des gaz, par exemple si on enfonce d'un coup sec la gâchette, le contrôleur accélérera le moteur de façon progressive ou au maximum, selon le réglage du paramètre. En général les valeurs s'échellonnent selon 8 ou 10 niveaux d'accélération, de très doux à très agressif, il y a aussi des systèmes de pourcentage comme sur le Mamba Monster, à 0% l'accélération est maximale, à 100% l'accélération est limité au maximum.
Comment cela se traduit à la conduite ?
==> Avec une accélération non limitée, si on enfonce la gachette la montée en régime du moteur est ultra-brutale, même les buggys partent en wheeling. C'est très amusant quand on se tape un délire sur un parking, ça l'est moins sur une piste TT... Il faut un minimum d'habitude pour piloter sur piste avec ce réglage, mais une fois qu'on maitrise la gâchette des gaz, on a potentiellement le chassis le plus performant.
==> Avec une accélération limitée, on sentira que le buggy accélèrera de manière très progressive, on gardera toujours ses 4 roues sur le sol même en écrasant le champignon.
D'un point de vue électrique, une accélération brutale du moteur engendrera des pics de courant élevés. Du point de vue du moteur, quand il reçoit l'ordre de monter à son régime max brutalement, il "voit" une charge énorme et consomme par conséquent un courant énorme pendant l'accélération. Vous l'aurez compris, cela est très exigeant pour les accus et la connectique, évidemment ces pics de courant entrainent une chauffe du système un peu plus importante.
Dans la pratique on utilise ce limiteur, qui lisse les accélérations et augmente la motricité.

- Le "timing advance" (uniquement pour la technologie sensorless) : il s'agit DU paramètre à ne pas manipuler à la légère. Appellé également "avance", il est un peu l'homologue de l'avance à l'allumage pour un moteur à essence d'une voiture 1/1.
Physiquement et pour faire simple :
==> Plus le timing est élevé, et plus le champ magnétique créé par le bobinage est en avance sur le champ magnétique du rotor, c'est pour ça qu'il s'exprime en degrés, il représente l'écart angulaire entre les 2 champs magnétiques. Le bobinage va "chercher" le rotor, dans un moteur à essence, l'explosion a lieu avant que le piston n'arrive en position haute.
==> Plus le timing est faible, et moins le rotor est en retard sur le champ créé par le bobinage, l'explosion a lieu a moment ou le piston est au point mort haut.

Pour la plupart des moteurs brushless pour notre application (inrunner 2-4 pôles), un timing élevé donne de meilleurs performances puisque le rotor veut en permanence rattraper le champ magnétique du stator, mais le déphasage entre les 2 champs magnétiques engendre un rendement moins bon et un courant plus important, dans les moteurs essence une avance à l'allumage trop grande engendre de fortes contraintes sur la bièle. Un timing faible procure au contraire un très bon rendement puisque le rotor est en phase avec le stator (meilleur couplage magnétique), mais les performances seront légèrement moins bonnes.

Mais dans la pratique ???
Hélas, ce n'est pas aussi simple, le timing est dynamique, le contrôleur le fait varier sur une certaine plage en fonction de la charge et de la vitesse de rotation du moteur, et le paramètre que nous utilisateurs pouvons régler, c'est la borne inférieure de cette plage, c'est à dire le déphasage minimum entre le rotor et le stator. En général, on règle le timing de façon à obtenir un rendement maximum du moteur dans notre application, ce réglage dépend donc du moteur et de l'application. Voici des régles simples qui permettent de configurer au mieux son timing au cas par cas :

==> Pour les moteurs 2 pôles, le rendement maximum est atteint pour une valeur de 0°, un élévation de 0° à 5° donnera de meilleurs perfs mais au delà de 5° le gain en perfs est inexistant alors que le rendement s'effondre. On règle donc préférentiellement le timing sur 0°.

==> Pour les moteurs 4 pôles il faut distinguer les bobinages en étoile et en triangle (Y ou D pour les neus par exemple)
- pour les bobinages en triangle, le meilleur rendement est atteint pour un timing à 0°
- pour les bobinages en étoile, ça dépend de l'utilisation ! A faible charge (courant faible), un timing entre 5 et 7° donnera un rendement maximum, tandis qu'à forte charge (courant important) un petit timing entre 0 et 2° donnera de meilleurs résultats. Au dela de 10-12° le rendement s'effondre et le gain en perfs est inexistant.
En général plus le timing est adapté, et moins le cogging (accoups au démarrage) est important.

Il faut un exemple pour illustrer cette affaire de timing, qui est loin d'être simple !

Je roule en buggy 1/8ème avec un combo Mamba Monster 1515/1Y (bobinage étoile) 2200kV. Si je roule en 4S avec un pignon de 20, je tourne à une tension relativement faible mais j'ai une grosse charge sur mon moteur ==> le réglage du timing qui me donnera le meilleur rendement (cad le moins de chauffe et le plus d'autonomie) sera un timing entre 0 et 3°. Si maintenant je veux tourner en 5S pour la même pointe (donc en restant à puissance égale) je mettrais un pignon de 16, mais ma charge sera moins importante, donc le réglage du timing qui me donnera le meilleur rendement sera plus élevé, de 4 à 7° ( Ce n'est jamais exactement 0 ou 3°, mais l'important c'est de retenir le principe ). Avec le 1515/1Y la plupart des gens roulent en général avec un timing entre 4 et 7°. Notez tout de même que la différence de rendement ne sera jamais énorme entre 0 et 10°, on ne gagne pas des dizaines de degrés de chauffe mais plutôt 3 à 7°C peut être...
Si je roule avec le même buggy mais avec un moteur 2 pôles ou un 4 pôles bobiné en triangle, on met le timing à 0 sans se poser de question.

Alors pourquoi on peut monter jusqu'à plus de 20° sur le réglage du timing ? parce qu'il n'y a pas que les moteurs inrunners de 2 et 4 pôles dans la vie ! Les 6 pôles nécessitent le plus souvent un timing entre 12 et 20 pour fonctionner correctement mais il est très rare qu'on utilise ces types de moteur dans notre cas.

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Re: Généralité sur les contrôleurs

Message par Pepe le Sam 24 Jan - 7:03

Super merci Elho
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