Dynamomètres à inertie et dynamomètres de freinage

Un dynamomètre est un appareil utilisé pour mesurer simultanément la vitesse de rotation (tr/min) et le couple d'un moteur en mouvement afin de calculer la puissance instantanée. La plupart des dynamomètres utilisent des absorbeurs de puissance comme un moteur électrique, un frein hydraulique ou un courant de Foucault. Ces absorbeurs appliquent une charge spécifique au moteur, estimant le couple résultant à l'aide d'une cellule de charge ou d'une jauge de contrainte. En revanche, les dynamomètres à inertie utilisent une masse de volant d'inertie (inertie) au lieu d'absorbeurs de puissance pour mesurer le taux d'accélération afin d'estimer le couple résultant. La puissance est ensuite calculée à l'aide du couple résultant. La puissance calculée par le dynamomètre est affichée en BHP (Boiler Horsepower) et en Kilo Watt (KW). Outre la mesure de la puissance générée par le moteur, un dynamomètre est utilisé dans le cadre d'un banc d'essai pour plusieurs activités associées au développement de moteurs. L'étalonnage des contrôleurs de gestion des machines et la tribologie en sont des exemples typiques.

En parlant de dynamomètres, comparons deux types importants de dynamomètres. Il s'agit des dynamomètres à inertie et des dynamomètres à régime permanent. À propos, il existe essentiellement deux autres types de chaque dynamomètre basés sur des configurations différentes. Il s'agit notamment des dynamomètres moteur et des dynamomètres châssis. Dans les dynamomètres moteur, le moteur est directement connecté au dynamomètre. En revanche, les dynamomètres châssis calculent la puissance du moteur au niveau de la roue. Mais ici, nous allons comparer les dynamomètres à inertie et à régime permanent en termes de définition, de principe de fonctionnement, d'avantages et d'inconvénients.

Dynamomètre à inertie – Définition et principe de fonctionnement

Le dynamomètre à inertie fonctionne avec une charge de masse inertielle fixe. Ce dynamomètre est principalement conçu pour calculer la puissance nécessaire pour démarrer ou accélérer la quantité définie de charge de masse. À cette fin, le dynamomètre à inertie utilise un ordinateur pour enregistrer le taux d'accélération ainsi que le régime. À l'aide du dynamomètre à inertie, la plage de test du moteur démarre un peu au-dessus de la position de ralenti (pas à zéro tr/min) jusqu'à son régime maximal. Tout en tenant compte du régime et du couple, le graphique de la puissance de sortie est tracé sur l'écran de l'ordinateur. Voici à quoi ressemble le graphique :

Parallèlement, les dynamomètres à inertie sont de plus en plus utilisés pour fournir des résultats de test précis et en temps réel pour les applications dans les voitures de course. Comme les dynamomètres à inertie offrent une simulation comparativement plus précise des conditions dynamiques créées par l'accélération du moteur sous charge, ils fournissent des résultats plus précis et reproductibles à de nombreuses occasions.

Avantages du dynamomètre à inertie

Les dynamomètres à inertie sont largement utilisés dans diverses industries en raison de leurs avantages considérables. Dans ce sens, voici quelques-uns des avantages du dynamomètre à inertie :

• De construction simple. Les bancs d'inertie sont les moins chers et les plus simples à utiliser. Un grand volant d'inertie, toujours de la même taille, est monté sur un essieu. Il est ensuite relié à un moteur par l'intermédiaire de roues. La construction simple des bancs d'inertie réduit le besoin d'entretien. En même temps, ils sont plus rapides et surtout préférés en raison d'une représentation plus complète de la courbe couple/puissance.
  
  
• Identifier plusieurs facteurs. Les dynamomètres sont principalement conçus pour mesurer la puissance de sortie ou les forces générées par le moteur. Et avec les dynamomètres à inertie, la puissance de sortie, le couple et le régime peuvent être mesurés avec précision. Deux des facteurs doivent être connus pour déterminer la valeur du troisième facteur.
  
  
• Diverses capacités de test. Le dynamomètre à inertie possède la capacité de tester n'importe quel moteur de petite taille. La seule chose à faire est de sélectionner la configuration appropriée du volant d'inertie, du support de moteur et de la poulie.
  
  
• Hautement adapté. Les dynamomètres à inertie sont particulièrement adaptés à la robotique, à l'industrie de la radiocommande, aux équipements électriques et à l'industrie médicale. De plus, ils sont particulièrement adaptés aux applications de moteurs de petite taille. Leur petite taille et leur prix économique incitent de nombreux secteurs à les utiliser à des fins spécifiques.

Inconvénients des dynamomètres à inertie

• Utilisé uniquement pour les tests à plein régime (WOT).
• Le banc d'inertie ne permet pas d'examiner le véhicule à vitesse constante. Cela signifie que l'accélération ou la décélération n'est PAS nulle.
• Fonctionne uniquement lorsque le moteur est en accélération.
• La charge peut être augmentée librement. Cependant, cela pourrait nuire à la précision.
• Les pertes par frottement (pertes par frottement mécaniques et aérodynamiques) et l'inertie peuvent être deux facteurs affectant la puissance de sortie d'un moteur, non calculés par la cellule de charge.

Dynamomètre à régime permanent – ​​Définition et principe de fonctionnement

En ce qui concerne le dynamomètre de freinage, le moteur principal (PM) reste soumis à la charge variable appliquée par le dynamomètre. Cette charge appliquée mesure la capacité du moteur principal à maintenir ou à déplacer le régime associé à la « force de freinage » appliquée. L'ensemble du système est connecté à l'ordinateur qui continue d'enregistrer le couple de freinage appliqué pour calculer la puissance du moteur en fonction des informations fournies par le capteur de vitesse et la « jauge de contrainte ».

De plus, l'état stable est l'une des conditions essentielles qui fonctionnent sous les dynamomètres de freinage. Dans des conditions d'état stable, le moteur est réglé à un régime spécifié pendant une durée requise. Ce processus est effectué à l'aide d'une charge de freinage variable fournie par l'unité d'absorption de puissance (PAU). En bref, l'état stable pour le dynamomètre est une sorte de test effectué à l'aide de dynamomètres de freinage.

À l'aide du dynamomètre à régime permanent, la plage de test du moteur démarre à un régime préféré. Ensuite, une charge est appliquée au moteur et la cellule de charge mesure avec précision le couple, et la sortie est tracée sur l'écran de l'ordinateur. Voici à quoi ressemble le graphique :

Ainsi, l'objectif principal des dynamomètres à inertie et des conditions de régime permanent est presque le même. Cependant, le choix entre les deux dépend de la nature de l'utilisation. Il convient avant tout de rappeler que le régime permanent n'est une condition satisfaite qu'à l'aide d'un dynamomètre de freinage. D'autre part, le dynamomètre à inertie relie l'accélération du moteur à la mesure du couple et de la puissance.

Avantages du dynamomètre à régime permanent (frein)

Tout comme le dynamomètre à inertie, le dynamomètre à régime permanent (frein) présente également certains avantages. Par conséquent, voici quelques-uns des avantages essentiels d'un dynamomètre à régime permanent :

• Vitesse constante. Le dynamomètre à régime permanent permet de maintenir et de charger un moteur à une vitesse constante. Cela signifie que l'accélération est nulle. Cette capacité peut être utile pour détecter un échec à un régime spécifié et régler le moteur pour une puissance maximale possible à une vitesse spécifiée.
  
  
• Essais de différents équipements. Les essais à vitesse constante sont adaptés pour tester différents équipements. Il peut s'agir de générateurs, de tracteurs, de pompes à eau et de tout équipement fonctionnant à régime constant et à charge constante pendant une durée prolongée.
  
  
• Capteurs utilisés pour des résultats précis. Pendant que le moteur tourne, le dynamomètre exerce une force de freinage sur la machine. De plus, des capteurs de charge sur le dynamomètre sont utilisés pour mesurer le couple et la vitesse avec précision. Une fois ces valeurs connues, la puissance du moteur peut être mesurée facilement.
  
  
• Idéal pour les applications à haut profil. Le banc de freinage offre des résultats précis à l'aide de capteurs de charge et d'actionneurs. Ainsi, le processus peut être adapté aux applications à haut profil telles que les avions, les applications de course, les voitures, etc.

Inconvénients du dynamomètre à régime permanent

• Dynamomètres coûteux et plus complexes par rapport aux dynamomètres à inertie.
• Un étalonnage régulier de la cellule de charge est requis conformément au calendrier. Dans le cas contraire, les résultats peuvent être moins précis.
• Le mécanisme de freinage produit beaucoup de chaleur qui doit être gérée.

Derniers mots

Les dynamomètres à inertie et à régime permanent sont principalement utilisés pour configurer les différentes forces générées par le moteur. Les deux types ont leurs applications spécifiques, leurs principes de fonctionnement, leurs avantages et leurs inconvénients, comme indiqué ci-dessus. Le dynamomètre à inertie donne une représentation fidèle de ce que voit la « route » et les dynamomètres à régime permanent vous donnent une représentation fidèle à un régime constant (accélération nulle). Néanmoins, la sélection dépend de la nature de l'utilisation.