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Contrails ! Alternateur et régulateur Rotax/Ducati
Cette version "béta" sera progressivement mise à jour.
Le problème
Le régulateur Rotax/Ducati fourni avec les moteurs Rotax 91x fait preuve d'un taux de pannes alarmant sur les avions de construction amateur.
Dans le but de tirer au clair ces problèmes de fiabilité avant d'en installer un sur notre projet de kit quadriplace Dyn'Aéro MCR 4S , je suis parvenu à obtenir un alternateur Rotax complet, au cas où...
Les pièces dormaient dans mon garage en attendant une hypothétique série de tests, jusqu'à ce que je rencontre Jérôme Delamarre, un jeune professeur et chercheur en électricité au LEG de l'Institut National Poytechnique de Grenoble.
Brief description
Jérôme est un admirateur des MCR, qui a très rapidement proposé son aide pour tester l'alternateur et son régulateur.
Jérôme a usiné un adaptateur pour monter l'alternateur sur une machines d'essai dans l'un des labos de ses étudiants.
Nous avons passé plusieurs weekends à faire des mesures.
Le régulateur
Entre temps, Dyn'Aéro me faisait parvenir deux régulateurs en panne. Je les ai démontés en retirant la mousse pour identifier les composants.
Jérôme en a étudié les principes de fonctionnement.
À l'époque (hiver 2003), nous avons eu quelques difficultés à trouver les spécifications des thyristors TPE154E SCRs. Jérôme a dû les passer au banc dans son laboratoire.
Schéma du régulateur
Voici le schéma du régulateur, redessiné d'après notre étude de 2003.
De nombreuses questions se sont élevées sur l'Internet, pour déterminer si le régulateur Rotax est du modèle shunt ou autre.
Le régulateur Rotax n'est pas du modèle shunt.
Note importante
Ce schéma est retracé d'après des notes datant de deux ans. Il est proposé en l'état, pour information. Il peut contenir des erreurs.
Si le temps le permet, je récupérerai les régulateurs démontés pour en contrôler l'exactitude.
Pertes du régulateur
Les pertes du régulateur ont été mesurées, elles sont proportionnelles au débit, comme l'indique la courbe relevée par les étudiants de Jérôme
Mesures thermiques
Les étudiants ont poursuivi par une étude thermique.
Nous voyons ici la caméra thermique utilisée pour identifier les points chauds.
La documentation Rotax specifies an ambient temperature limit of 90°C. This seems doubtful.
At nominal output, ie at 240 W, the regulator dissipates 80 W (actually measured)
- La résistance thermique entre le radiateur du régulateur et l'atmosphère ambiante au niveau de la mer, est de 2°C/W.
- D'une façon simplifiée, on peut ajouter en série une résistatnce thermique de 0.3°C/W pour obtenir la température de jonction.
- La température de jonction ne doit pas dépasser 125°C.
Conclusion
Pour travailler à la puissance nominale, la température ambiante au niveau de la mer ne doit pas dépasser :
L'utilisation à puissance nominale sans refroidissement supplémentaire ne semble pas réaliste.
Pourquoi zéro panne pour certains ?
Beaucoup de constructeurs amateurs peuvent n'avoir aucune panne
Il y a deux raisons :
- Beaucoup n'utilisent qu'à peine 10% de la puissance annoncée par Rotax.
- Il faut au régulateur 45 minutes pour atteindre sa température maximale (constante de temps de l'ordre de 15 minutes)
Refroidissement
Avec un ventilateur de PC, la résistance thermique du radiateur du régulateur tombe à 0,5°C/W. Au niveau de la mer et à la puissance nominale, la température ambiant doit rester au-dessous de :
Beaucoup plus raisonnable.
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28-12-2013 à 21:00:32
