Mesurer la puissance réelle d'un moteur électrique sur un banc
La puissance écrite sur une fiche de moteur ou de trottinette est rarement celle que l'on obtient vraiment. Elle peut être une puissance de pointe de quelques secondes, une puissance électrique et non mécanique, ou une valeur commerciale. Le seul moyen de savoir ce que fait un moteur est de le mesurer. C'est le rôle du banc moteur, que nous utilisons pour mettre au point nos chaînes de traction.
L'essentiel
- La puissance mécanique se calcule à partir du couple et de la vitesse de rotation, mesurés en même temps.
- La puissance électrique se calcule à partir de la tension et du courant de la batterie.
- Le rapport entre les deux donne le rendement de la chaîne moteur et contrôleur.
- Une mesure n'a de sens qu'avec sa durée : la puissance tenue une minute n'est pas celle tenue cinq secondes.
Ce que mesure un banc
Un banc moteur fait tourner le moteur contre une charge réglable, un frein ou un second moteur qui résiste, et mesure en continu :
- le couple, avec un capteur placé entre le moteur et la charge ;
- la vitesse de rotation, avec un capteur de vitesse ;
- la tension et le courant à l'entrée du contrôleur, côté batterie ;
- les températures du moteur et du contrôleur.
Le calcul de la puissance
La puissance mécanique est le produit du couple par la vitesse de rotation, exprimée en radians par seconde. En pratique : puissance en watts = couple en newtons-mètres × vitesse en tours par minute × 2π ÷ 60. Un moteur qui fournit 10 N·m à 3 000 tours par minute développe ainsi environ 3 140 W.
La puissance électrique est le produit de la tension par le courant de la batterie. Elle est toujours supérieure à la puissance mécanique : la différence part en chaleur dans le moteur et le contrôleur. Le rapport entre les deux est le rendement de la chaîne. Notre guide sur l'échauffement du moteur détaille d'où viennent ces pertes.
Les courbes à relever
- La courbe de couple en fonction de la vitesse : plate jusqu'à une certaine vitesse, puis décroissante quand la tension de la batterie ne suffit plus. Le défluxage permet de repousser cette limite.
- La courbe de puissance, qui en découle.
- La carte de rendement, qui montre dans quelles zones de couple et de vitesse le moteur travaille le mieux.
- L'échauffement sur la durée, qui fixe la puissance que l'on peut tenir.
La puissance de pointe et la puissance tenue
Un moteur peut fournir beaucoup de puissance pendant quelques secondes, puis doit réduire pour ne pas surchauffer. Une fiche honnête donne les deux, avec leur durée. Sur un banc, on mesure la puissance de pointe, puis on maintient une charge jusqu'à stabilisation de la température pour connaître la puissance continue.
Pourquoi le banc fait gagner du temps
Sur un banc, les conditions sont reproductibles : même charge, même température de départ, mêmes réglages. On peut y régler le contrôleur, comparer deux moteurs, vérifier la détection des paramètres du moteur ou chercher la cause d'une saccade, sans risquer la machine ni le pilote. Voir notre guide sur la détection du moteur.
Ce que fait Rage
Nous validons nos chaînes de traction sur banc et sur circuit, avec relevé des données. Pour un fabricant, une école ou un laboratoire, notre bureau d'études propose ces essais et fournit les contrôleurs et la télémétrie d'un banc d'essai. Voir aussi notre page écoles d'ingénieurs et recherche.
Le conseil de l'atelier
Quand vous comparez deux moteurs, demandez toujours à quoi correspond le chiffre de puissance : mécanique ou électrique, de pointe ou continu, à quelle tension et pendant combien de temps. Sans ces précisions, deux chiffres ne se comparent pas.
Pour la méthode générale d'un projet, voir notre guide électrifier une machine, par où commencer.
Questions fréquentes
Peut-on mesurer la puissance d'une trottinette sans banc ?
On peut estimer la puissance électrique à partir de la tension et du courant affichés par le contrôleur, ou la puissance à la roue par un relevé d'accélération. Ces estimations restent moins précises qu'une mesure sur banc.
Pourquoi la puissance mesurée est-elle plus faible que celle annoncée ?
Souvent parce que la valeur annoncée est une puissance de pointe, ou une puissance électrique qui inclut les pertes. Une batterie à moitié chargée donne aussi moins de puissance qu'une batterie pleine.
Qu'est-ce que le rendement d'un moteur ?
C'est le rapport entre la puissance mécanique fournie et la puissance électrique consommée. Le reste part en chaleur dans le moteur et le contrôleur.
Pouvez-vous tester un moteur pour nous ?
Pour un projet professionnel ou d'école, oui : présentez votre projet à notre bureau d'études.