Steve Hargreaves nous présente l’utilisation d’un instrument essentiel pour la boite à outil de tout pilote d’aéromodèle électrique.

Photo 1 : wattmètre connecté plein gaz

Quiconque envisage de voler en électrique pour la première fois ne peut se passer du conseil d’acheter un wattmètre, dispositif qui apparaît dans tant d’articles des magazines spécialisés et des forums sur Internet destinés au x débutants. Examinons ensemble son utilité.

De manière simple, un wattmètre est un instrument de mesure électrique, que l’on connecte à un circuit à courant continu, et qui mesure et affiche le courant traversant ce circuit ainsi que le voltage présent au sein de ce dernier. Il multiplie également le voltage et le courant pour afficher la puissance (les watts) consommée par le circuit. 746 watts sont l’équivalent d’un cheval vapeur (Hp).

Un wattmètre a deux connections : une pour la source, qui est généralement la batterie, et une pour la charge, qui est en général le contrôleur du moteur, relié au moteur. Nous avons ici notre première épine.

Photo 2 : wattmètre Turnigy non connecté

La connexion

Quand vous achetez un wattmètre, les fils de connexion seront certainement à nu, donc vous aurez besoin d’y souder vos propres connecteurs. Puisqu’il existe une variété de connecteurs pour le vol électrique (XT60, XT90, Mutiplex, BEC, etc) on ne peut pas vraiment en vouloir au constructeur du wattmètre de ne pas fournir un produit prêt à l’emploi. Un wattmètre équipé de prises Dean serait de peu d’intérêt pour un modéliste qui utilise des connecteurs XT60. Cependant, la plupart des pilotes tendent à standardiser à un type de connexion leurs batteries et leurs contrôleurs, donc il parait logique d’équiper vous-même votre wattmètre avec les connecteurs adaptés à votre équipement.

Vous pourriez également vouloir utiliser ce wattmètre avec d’autres types de connecteurs, il est donc intéressant de réaliser des adaptateurs pour chaque extrémité du wattmètre, qui ont le connecteur du wattmètre d’un côté et le connecteur du circuit à tester de l’autre. Cela vous permettra de connecter facilement le wattmètre au circuit électrique que vous voulez tester.

Quand vous soudez vos connecteurs au wattmètre ou faites des adaptateurs, soyez très prudent et respectez la polarité des connexions (pôle + et pôle -). Montez-les à l’envers et au mieux, votre wattmètre n’affichera rien du tout, au pire vous allez le griller.

En pratique

Notre wattmètre a maintenant les connecteurs adéquats, donc explorons ensemble comment s’en servir. Avant cela, quelques mots de mise en garde – des hélices en rotation vous blesseront si elles vous touchent. L’usage du wattmètre nécessitera l’utilisation du moteur sur toute sa plage de puissance, y compris avec l’hélice montée. Cela implique que l’hélice tournera à quelques milliers de tours minute et donc vous ne la verrez plus. Vous serez concentré sur les chiffres du wattmètre et vous pourrez accidentellement mettre une main ou un doigt dans le champ de l’hélice. Soyez donc très prudent et assurez-vous également qu’aucun fil ne viendra attraper l’hélice en rotation.

Nous y voilà. Comme vu précédemment, le wattmètre a une connexion pour la source et une pour la charge. Connectez d’abord votre wattmètre à la charge (le contrôleur) et ensuite, branchez votre batterie fraîchement chargée (la source). Le contrôleur émettra a priori ses sons habituels pour signifier qu’il est prêt à fonctionner. Votre modèle est maintenant prêt pour le test. Le wattmètre affichera le voltage de la batterie, mais peut-être également un léger courant de décharge (autours de 0.1A). C’est le courant consommé par le contrôleur et le BEC (Battery Eliminating Curent, système permettant l’alimentation calibrée en courant du récepteur et des servos en passant par le contrôleur depuis la batterie de puissance) qui est en fait le courant consommé par l’électronique du modèle.

Photo 3 : wattmètre connecté gaz réduits

Maintenant, en supposant que c’est la première mise en puissance d’une nouvelle installation moteur, alors vous devriez avoir en tête (ou un document présentant) la valeur du courant maximum admissible par le contrôleur et par le moteur. Poussez lentement la manette de puissance et votre moteur débutera doucement sa rotation, les chiffres du wattmètre vont changer ; le voltage va réduire, le courant va augmenter et la puissance qui en résulte, exprimée en watts, va également augmenter. Donnez plus de puissance tout en surveillant le wattmètre. Vous constaterez que le voltage aura tendance à se stabiliser alors que le courant et la puissance augmenteront avec le nombre de tours / minute.

Photo 4 : wattmètre connecté plein gaz

Si en augmentant la puissance, vous constatez que soit le courant max admissible du contrôleur est atteint, soit c’est celui du moteur, alors réduisez complètement les gaz et arrêtez le test (pour cette raison, vous ne devez pas commencer le test sans connaître les courants max du moteur et du contrôleur).

Quelque chose ne va pas dans votre chaîne de propulsion, et si vous continuez, alors vous allez griller soit le contrôleur soit le moteur ; parmi toutes les possibilités, la principale raison d’une surcharge de votre chaîne de propulsion est l’hélice : celle que vous utilisez est trop grande pour votre couple contrôleur – moteur. Vous devriez changer pour une hélice plus petite et recommencer le test.

En supposant que le courant est compatible avec votre chaîne de propulsion, continuez alors de pousser la puissance moteur jusqu’à pleins gaz. Laissez le système se stabiliser pendant 20 à 30 secondes et notez les valeurs affichées sur votre wattmètre, particulièrement le voltage, le courant et la puissance (en watts).

Si vous êtes novice dans le vol électrique, je vous suggère d’essayer de faire varier la commande de puissance et d’observer comment l’intensité du courant change avec la vitesse de rotation de l’hélice. Vous remarquerez que pour une puissance moteur faible, le courant est très faible… quelques ampères tout au plus. Poussez les gaz et vous verrez l’intensité du courant augmenter franchement. Le courant augmentera plus rapidement si les gaz sont ouverts d’un coup.

Une fois votre test fini, réduisez les gaz et déconnectez votre wattmètre du circuit. Si c’est votre première installation électrique, vous voudrez peut-être tester une hélice d’une autre dimension. Répétez les étapes précédentes et voyez comment cela affecte votre installation, surtout en termes de courant, en fonction de la vitesse de rotation du moteur (attention : fixez bien votre hélice avant chaque essai). Ayez en tête que le courant peut augmenter dangereusement avec de plus grandes hélices, donc gardez un œil sur le courant afin d’éviter de surcharger votre moteur et/ou votre contrôleur.

Analyse des résultats

  • Le courant max observé est inférieur au courant max admissible de votre contrôleur et de votre moteur : je préconise de faire fonctionner votre matériel dans l’enveloppe prévue à cet effet et j’aimerais toujours voir le courant ne jamais dépasser 90% de la valeur max admissible du moteur et/ou du contrôleur.
  • Le voltage fourni au système est très inférieur au voltage de votre batterie. Si vous utilisez des LiPo, alors le voltage délivré au système ne devrait jamais être inférieur à 3V par cellule (9V pour une 3S, 12V pour une 4S, etc.) et idéalement pas moins de 3.5V par cellule (10.5V en 3S, 14V en 4S). Si tel est le cas, votre batterie n’est pas adaptée à votre installation et ne peut pas délivrer le courant que vous lui demandez (vous avez dépassé sa capacité en « C »). Il faut ici néanmoins utiliser votre jugement : si vous utilisez des impulsions courtes de courant très élevé (un voltigeur en torque ou en montée verticale) vous accepterez cette surcharge temporaire dans l’intérêt de votre avion à haute performance. Je vous rappelle que pousser vos batteries au-delà de leurs limites raccourcira inévitablement leur durée de vie.
  • La puissance produite est celle que vous souhaitiez : félicitations ! Vous pouvez faire voler votre modèle l’esprit tranquille, sachant que tous les composants de votre chaine de propulsion fonctionnent dans leur enveloppe. Si tel n’est pas le cas, changez d’hélice et refaites le test.

Photo 5 : Voltigeur

Note du rédacteur :

Matériel présenté et condition du test :

Avion Hobbyking Voltigeur – Contrôleur 45 A – Hélice bois 12×8 – Batterie Turnigy 3S 2200 mAh 40-50C en décharge – Wattmètre Turnigy 180A avec connecteurs XT60.

Plein gaz, le courant max délivré par la batterie est de 35 Amp, soit 77% du courant max acceptable par le contrôleur. Selon l’auteur, on peut pousser jusqu’à 90%, soit un courant max de 40 Amp.

Traduction : Pierre-Xavier O.
Crédit photos : Pierre-Xavier O.

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