Electrique

Motorisation Électrique

Le but ici est de motorisé en électrique un Vario standard de 1,5 m de diamètre rotor, et d'un poids d'env. 5Kg anciennement motorisé avec un 10 Cm3 en vue d'un futur modèle plus perso et de me faire ma propre expérience sur l'optimisation d'une propulsion électrique pour une utilisation maquette.

Avant tout il faut définir le type de vol souhaité (3D musclé, FAI, Voltige souple ou Maquette) dans notre cas le même type de vol qu'avec le moteur thermique soit une voltige souple à l'ancienne !! Donc un régime rotor de 1500 à 1600 tr/mn (le 3D demandera un régime plus important alors que la maquette pourra se contenté d'un régime plus faible).

Pour information. Le poids d'une motorisation Thermique ou électrique (en 6S 5000) est sensiblement le même (ne pas oublier les 350g de carburant pour le thermique) soit env. 1600g.

Attention, cette modification demande quelques usinages et donc s'adresse à des modélistes bien équipés ou bien entourés!!! Pour les autres Vario commercialise des Kits de conversion en 10S qui donnent de très bons résultats

Il faut maintenant définir: le moteur (puissance et KV), le pignon, et le nombre de lipo. Il faut donc pour cela connaître le rapport de démultiplication rotor/moteur de l'hélico comme base de départ.

Pour le moment les seules données connues sont : la puissance du moteur entre 1500 et 2000 W et le NB de tours rotor 1600 tr/mn et le rapport de démultiplication 1/10 dans notre cas.

Il faut maintenant faire un choix (provisoire) sur le nombre de Lipo: 6 10 ou 12 car le KV dépend du nombre d'élément et inversement j'opte pour 6 éléments (sachant qu'au-dessus les coûts: chargeur, variateur, batteries sont sensiblement plus élevés) ainsi que le poids.

Une petite feuille Excel dispo sur internet permet de définir le KV idéale pour notre hélico en gardant les mêmes pignons. Résultats bien souvent inutilisable car aucun moteur n'est disponible avec ce KV et même si par chance il en existe un il est bien souvent impossible de mettre un pignon dessus (genre pignon de 9 dents sur un arbre moteur de 8mm??? il faudra donc faire un compromis KV nb de dents moteur j'ai donc modifié la feuille Excel pour tenir compte des deux étages de réduction spécifique au Vario.

Après de nombreux essais de configuration voir onglet "résultats" de la feuille Excel le choix sera donc un NTN 5050 2000W en 6S avec un KV 580tr/V avec un pignon de 28 dents mais impossible de le mettre à la place du moteur thermique (sans modification des châssis entre axe trop faible entre les deux pignons seule possibilité mettre le moteur en dessous) il faut impérativement choisir un moteur qui donne la puissance souhaité avec le nombre de lipo choisi ici 2000w en 6S.

La solution de la courroie cranté s'impose permettant de choisir un entre axe suivant de la longueur de la courroie voir la deuxième petite feuille Excel qui permettra de définir les poulies et l'entre axe en fonction de celle-ci.

Résultats pour les premiers essais: Poulie 14 dents (acier) coté moteur et 28 dents (aluminium) coté boîtier, une courroie XL (pas de 5,08) de 90 dents pour un entre axe de 59;89 mm

J'estime la puissance moyenne utilisée en thermique a 800W soit env. 35 A pour l'électrique j'espère donc avoir une autonomie de 8 mn avec des 6S 5000 Mah

Le variateur est un HK 100 A opto équipé d'une alimentation séparée 5v 5A pour la radio.

Reste à vérifie cette théorie sur un Hughes 500 fatigué par des années de vol avec un Webbra 60.

Au travail

		Fabrication de deux équerres et d'une petite plaque pour les reliées, le tout en aluminium ( casto ou autres) les trous de fixation moteur sur les équerres peuvent êtres ovalisés pour permettre un réglage de tension de la courroie voir un changement de poulie. Les trous de fixation peuvent être faits par contre perçage avec un châssis Un petit plan en format PDF
La petite plaque (ep 3mm) donne de la rigidité et permet d'encastrer le clips de l'arbre moteur. Un petit plan en format PDF
		L'usinage consiste à reprendre les alésages 8 pour le pignon moteur et 6 pour la couronne reprendre le diamètre et de mettre 2 vis pointeau sur chaque. (Ne pas oublier le petit plat sur les axes et les rondelles éventails sue les vis de fixation du moteur) Ce matériel est disponible cher TRI distribution avec bien d'autres choses pour notre hobby
Le contrôleur et l'alimentation sont fixés au double face sur les équerres avec des petites plaques fixées avec des rivets pop, le petit collier assure la sécurité Ici un Hobby King 100A Opto avec fonction Gouvernor (pas le meilleur choix en matière de dissipation thermique).
		Le tout dans le Hughes, les accus sont à la place du réservoir et le poids total est de 4850 g soit 350 g de moins que le thermique et 800W de plus! en fait la puissance est semblable à un 10 Cm3 coté cout: le NTN 5050 et le variateur coûtent env. 70E les accus 80 cher Hobby King Europe ce qui met la modification a moins de 200 € avec un pack d'accus! alors qu'un moteur Scorpion ou Kontronik seul est a plus de 250 d'où l'intérêt de bien savoir ce que l'on souhaite faire. Coté fuselage peu de modification une platine pour les batteries (avec sangle de fixation) et découpe du tunnel de refroidissement, un petit coup de peinture pour faire neuf (après la reconstitution du premier essai en 41mhz) Le Hughes 500 est celui de la page Auteur en thermique (un 20 an d'âge) .

Essais en vol

Les premiers essais ont été fait avec une radio en 41 en PCM et après 5 mn de stationnaire à 1600 tr/mn il reste 50% de batterie ce qui confirme (pour l'instant) les 8mn d'autonomie avec une réserve de 20% mais après recharge des batteries a la première translation la radio est passé en fail safe (avec moteur à 30% ce qui a maintenu la perturbation jusqu'au sol!) résultat retour à l'atelier pour une remise en forme !!! La suite se fera en 2,4g bien moins sensible aux perturbations électriques.

Les vols suivant seront conforme aux espérances 1600 tr rotor permettant quelques figures de voltige avec uniquement le bruit des pales !!

L’autonomie pour un vol souple avec quelques figures de voltige est de 6 mn avec une réserve 20% (essais fait avec des pales bois et fibre symétrique et des dissymétriques toutes de 660) mais une petite perte de tour se fait sentir dans les montés le variateur ne pouvant réguler car déjà a 96% pour 1600 tr rotor

Les vols suivant seront fait avec une poulie 15 d au moteur (donnant un maxi de 1740 tr), mieux mais pas parfait puis un 15d au moteur et 26 au réducteur (pour un maxi de 1840 tr ) ce qui pour 1600 tr rotor met le variateur a 88% et autorise une régulation correct tout en gardant la même autonomie, mais des réductions de puissance se font sentir au bout de 5mn de vol (sécurité variateur) soit la tension chute a 18v en entré de variateur soit la température de celui-ci est plus élevé (régulation plus importante) car aucun problème avant l'utilisation du 26 dents avec pourtant la même température ambiante env.32°

L'utilisation de la télémètre (vive le progrès!) permettra de voir que la tension ne chute pas en vol

La consommation est d'environ 37 A de moyenne (3740mah en 6 mn de vol) bien inférieur au 100 A

Les pertes de puissance sont toujours présentent et c'est la configuration du variateur sur un angle d'entrée "HAUT qui soldera le problème.

Quelques conseils

Utilisé si possible une radio en 2.4 GHz (en 41mhz PCM mettre le fail safe en coupure complète du moteur) prévoir le plus d'espace possible entre le variateur et le récepteur.

Configurer un démarrage très soft au variateur ou si la radio le permet mettre une accélération progressive sur les idl up car l'absence d'embrayage et le couple très important du moteur feraient que la couronne nylon ne résisterait pas. Et en plus la montée en régime progressive sur le seul basculement d'un inter a un côté sympa (une turbine a moins de 200 €!!)

Prévoir 20% de tours supplémentaire (plus pour du 3D) pour la régulation du variateur par exemple 1900 tr pour 1600 visé

Même en 6S attention au chargeur beaucoup de modèles annonce maxi 6S et 5A mais ne chargeront les 6S qu'à 2,5A car leur puissance maxi n'est que de 50W il faut minimum 100 a 150W pour charger des 6S 5000 mah a 5A

Bien avoir une chaîne homogène Moteur, Variateur, Prises, section et longueur de câblage, et mettre des prises avec detrompage pour éviter toute inversion très dangereuse ( pas pour le matériel mais pour les mains risque de brulure)

Les batteries seront minimum des 35C voir 40 car elles se dégraderont dans le temps.

Choisir de préférence un variateur avec un boîtier métallique strié pour un meilleur refroidissement et bien souvent il sera possible de rajouté des ailettes ou un radiateur supplémentaire alors que la gaine thermo isole et diffuse mal la température.

Coté puissance, prévoir large un petit calcul rapide, ce modèle était équipé d'un 10 cm3 qui développe environ 1,2CV utile soit 880W si l'on considère qu'il vol a 2/3 de puissance il demande env. 580w pour un vol a 1600tr. Or la puissance donné d'un moteur électrique est celle consommée et non utile dans notre cas il consomme env 880W soit (40A*22V) si l'on considère un rendement moteur a 0.8 et variateur a 0.9 ce qui nous fait (800*0.8*0.9) env. 600W utile comme le thermique?

Le matériel utilisé dans cette exemple est pour une utilisation loisirs pour faire, pour une utilisation plus intense ou du 3D privilégiez du matériel plus optimisé Un moteur Kontronik ou Scorpion n'a rien à voir avec un NTM mais le prix est multiplié par 5 voir plus et idem pour le variateur

Tout ceci n'engage bien sûr que moi et fera peut-être bondir les puristes de la technique, mais en aidera peut-être d'autres mais en tout cas repose sur des essais réels

La suite

Après validation cette propulsion, elle sera utilisée pour un petit MBB BK117 d'1.40 m de rotor mais avec un rotor d'anti couple lui aussi électrique??(Une autre histoire)