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Sciences de l’Ingénieur Page 164 CI5_E11_Transmission de puissance Transmission de puissance Transfert d’énergie entre le moteur thermique (énergie thermique) et le moteur électrique (énergie électrique) pour produire de l’énergie mécanique, l’énergie chimique (recharge des batteries). Chaque transformation nécessite une adaptation. + - + - + - + - + - batterie Thermique Electrique Boîte à vitesse

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CI5_E11_Transmission de puissance

Transmission de puissance

Transfert d’énergie entre le moteur thermique (énergie thermique) et le moteur électrique

(énergie électrique) pour produire de l’énergie mécanique, l’énergie chimique (recharge des

batteries). Chaque transformation nécessite une adaptation.

+ -

+ -

+ -

+ -

+ -

batterie

Thermique

Electrique

Boîte à vitesse

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CI5_E11_Transmission de puissance

1 – Energie

Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de

la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.

L'unité du système international pour mesurer l'énergie est le joule (J).

Certaines activités utilisent d'autres unités, notamment l'électron-volt (1 eV = 1,602·10−19 J), le

kilowattheure (1 kWh = 3,6 MJ), la calorie (4,18 J), la Calorie (alimentaire : 4 180 J).

Les sources d'énergies utilisées par l'homme sont d'origine renouvelable ou non :

L'énergie mécanique est une quantité utilisée en mécanique classique pour désigner l'énergie

d'un système emmagasinée sous forme d'énergie cinétique et d'énergie potentielle

mécanique.

L'énergie mécanique s'exprime généralement : pcm EEE +=

où :

• Em est l'énergie mécanique

• Ec est l'énergie cinétique

• Ep est l'énergie potentielle

Energie cinétique : ²2

2

1Ω+= JmvEc

Energie potentielle mghE p =

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Sciences de l’Ingénieur Page 166

CI5_E11_Transmission de puissance

2 – Puissance

La puissance est la quantité d’énergie consommée pour effectuer un travail par unité de

temps. Pour effectuer le même travail, deux systèmes de puissances différentes ne mettront

pas le même temps.

A B

A BA B

A B

1

2

Le véhicule 2 est 2 fois plus puissant car il effectue le même travail en 2 fois moins de temps.

seconde1

11

jouleWatt =

• Puissance mécanique d’un mobile

v

vFP ×=

F en N

V en m/s

P en W

• Puissance mécanique en rotation

F

r

Moment d’une force

rFC ×=

Puissance

Ω×= CP

Rappels :

Vitesse linéaire : t

dv =

Fréquence de rotation en tr/s : t

rn

×=

π2

Vitesse angulaire en rad/s : n×=Ω π2

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CI5_E11_Transmission de puissance

• Puissances électriques

Il existe 3 sortes de puissances

P : Active qui effectue le travail en W

Q : Réactive absorbée par l’actionneur en VAR

S : Apparente mesurable de l’extérieur en VA P

QS

Exemple

P fait avancer le bateau

Q est nécessaire pour le tirer depuis la berge

S est la somme P Q

S

Puissance en monophasé Puissance en triphasé

²²

sin

cos

QPS

VIS

VIQ

VIP

+=

=

×=

×=

ϕ

ϕ

²²

3

sin3

cos3

QPS

UIS

UIQ

UIP

+=

=

×=

×=

ϕ

ϕ

Exemple

3,26ms

ϕ : déphasage entre la tension simple et le courant

°×= 18010ms

tϕ °=°×= 68,58180

10

26,3

ms

msϕ

( )Ω=

××+=

+=

72,3

²50201,0²2

²²

Z

Z

LRZ

π

ω

AIeff

Z

VeffIeff

IeffZVeff

6472,3

240==

=

×=

²²

64240

)68,58sin(64240

)68,58cos(64240

QPS

S

Q

P

+=

×=

××=

××=

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CI5_E11_Transmission de puissance

3 – Transmissions 3-1 Vocabulaire

3-2 Denture d’un pignon

Les dimensions de la dent sont données par le module zmd ×=

m : module de la dent (0,5 ; 0,6 ; 0,8 ; 1 ; 1,25 ; 1,5 ; 2 ; 2,5 ; 3 ; 4 ; 5 …..) Z : Nombre de dents.

• Les modules choisis augmentent quand les couple transmis

augmentent.

• Lorsque les modules diminuent trop, le rendement de

transmission diminue.

3-3 Modification axe de rotation

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CI5_E11_Transmission de puissance

3 – 4 Modification du couple

L’emploi en réducteur d’un train

d’engrenages a le plus souvent comme

objectif une augmentation du couple en

sortie.

La puissance d’entrée est donnée par :

eeC Pe ω×=

En régime permanent, à vitesse constante

on a :

PePs ×=η

avec η: rendement de transmission (entre 95 et 98% pour un couple pignon/roue)

En connaissant le rapport de réduction, on peut en déduire le couple en sortie.

Ici

ees CCs ωηω

η

××=×

×= PePs

s

e

eCCsω

ωη ××=

r

1

s

e =ω

ω

r : rapport de transmission

e

s

ω

ω=r

3 – 5 Relation de WILLIS

∏∏

×−=−

−=

)(

)()1(

0/0/

0/0/

/

/

menéesroues

menantesrouesn

pse

pss

pse

pss

Z

Z

ωω

ωω

ω

ω

n : nombre de contacts extérieurs

ici

116,0)1(42

312

0/

0/ =×

××−=

ZZ

ZZ

e

s

ω

ω

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CI5_E11_Transmission de puissance

3 – 6 Transmission par courroie

Rapport de transmission

D

d

N

N

d

D

d

D ==ω

ω

3 – 7 Transmission par chaîne

Rapport de transmission

D

d

p

p

d

D

Z

Z

D

d

N

N==

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CI5_E11_Transmission de puissance

3 – 8 Train épicycloïdal

Prius : un étrange mélange d’énergie et de transmissions