Éolienne et rotation
Rappels
En rotation :
- la puissance mécanique Pméca(W) est liée au moment de couple T(N.m)et à la vitesse angulaire Ω(rad/s) : Pméca = T x Ω
- en triphasé, la puissance électrique P(W) s’exprime par P = √3 U.I.cosφ = 3 V.I.cosφ
où V(V) tension simple, U(V) tension composée, I(A) intensité de courant et φ(rad) déphasage
Mouvement de rotation
Lien entre la vitesse de rotation angulaire Ω(rad/s) et la vitesse linéaire v(m/s) d’un point tournant de l’éolienne.
- visionner la vidéo tuto puis télécharger la vidéo à exploiter
- analyser le mouvement des 3 points avec le logiciel Tracker
- déterminer les moyennes des vitesses de rotation angulaires et des vitesses linéaires
- mesurer les rayons R (distances entre centre et points étudiés) et en déduire un relation entre v, R et Ω.
Analyse énergétique
mais aussi : ventilo et stroboscope
- visionner la vidéo
- convertir la fréquence de rotation N(tr/min) en vitesse angulaire Ω(rad/s)
- sachant que le rayon d’une éolienne est de 18cm, calculer la vitesse linéaire v(m/s)
- déterminer la période T(s), la fréquence f(Hz) ainsi que V(V) et I(A)
- calculer les puissances mécanique Pméca(W) et électrique P(W) (le moment de couple est T=1,08.10-2N.m)
- faire un bilan de puissances et calculer le rendement η de l’éolienne.
Les kits et explications sur le site https://www.eolecole.fr/
Pour finir faire un petit résumé des notions.
- La première activité permet d'établir que : v(m/s) = R(m) x Ω(rad/s) ([fichier tracker](media/mobile25ims.trk))
- Pour l'aspect énergétique, on trouve :
- N = 910 tr/min soit Ω = 95 rad/s
- v = R x Ω = 0,18 x 95 = 17 m/s
- T = 33 ms, f = 30 Hz, V = 1,12 V et I = 1,94 A
- Ampoules résistives donc φ=0 et cosφ=1 soit P = 0,39 W
- Pméca = T x Ω = 1,08.10-2 x 95 = 1,03 W
- η = P /Pméca = 0,38 = 38%. Pertes mécaniques, magnétiques et thermiques.