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8-13 Batteries et systèmes électriques (motoplaneurs) (voir la source)

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→‎Batteries et systèmes électriques
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== Batteries et systèmes électriques ==
== Batteries et systèmes électriques ==
Les planeurs purs et motoplaneurs utilisent des batteries pour s'approvisionner en électricité lors du vol. Le pilote peut être amené à manipuler une batterie, à la mettre en charge, ou utiliser des connexions pour permettre un démarrage avec une batterie externe.
Un niveau de connaissance minimal sur le sujet est nécessaire pour sécuriser ses actions.
===Généralités en électricité===
===Généralités en électricité===


Un [[wikipedia:Courant_électrique|'''courant électrique''']] : C'est le déplacement des électrons dans [[wikipedia:Conducteur_(électricité)|'''un matériau conducteur''']] (Acier, cuivre, aluminium, graphite, carbone...etc). Plus le nombre d'électron qui passent chaque seconde dans un fil est important, plus l'intensité du courant est important. L'unité de mesure de l'intensité du courant est [[wikipedia:Ampère|'''l'Ampère''']] (symbole :'''A''').
Une [[wikipedia:Tension_électrique|'''tension électrique''']] : C'est la force que possède chacun des électrons pour aller d'un endroit à un autre. L'unité de mesure de la tension est le [[wikipedia:Volt|'''Volt''']] (symbole : '''V'''). Une tension faible (<12Volts) ne représente quasiment aucun danger. Une tension importante (>50Volts) est dangereuse car les électrons auront l'énergie suffisante pour traverser le corps humain et y faire des dégâts. Une haute tension (>1000Volts) est très dangereuse car les électrons ont suffisamment d'énergie pour traverser une mince couche d'air : il est possible de s’électrocuter sans toucher le conducteur !
*1 ampère équivaut au passage de 6,24 milliards de milliards d’électrons chaque seconde...l'Ampère est d'un usage plus commode !
*ordre de grandeur : dans les planeurs,  il faut un fil de cuivre d'un diamètre de 1.13mm (section de 1mm²) pour permettre le passage d'un courant d'une intensité de 3 à 5 ampères.
 
 
Une [[wikipedia:Tension_électrique|'''tension électrique''']] : Vulgairement, c'est la force que possède chacun des électrons pour aller d'un endroit à un autre. L'unité de mesure de la tension est le [[wikipedia:Volt|'''Volt''']] (symbole : '''V''').
*ordre de grandeur : La tension entre les deux bornes d'une batterie automobile ou d'une batterie de planeur est de 12Volts.
*ordre de grandeur : La tension entre les deux bornes d'une batterie automobile ou d'une batterie de planeur est de 12Volts.
*La tension d'une batterie de voiture électrique est de 400V (attention danger).
*La tension dans un système de motorisation electrqie de planeur ou de voiture peut atteindre plusieurs centaines de volts (attention danger !)
*Avec une très forte tension électrique, les électrons peuvent dépasser la "force" nécessaire pour circuler dans des matériaux normalement isolant ! On parle de [[wikipedia:Tension_de_claquage|tension de claquage]]. C'est le cas d'une étincelle de bougie d'allumage d'un moteur : une forte tension (10 000 volts) permet aux électrons de franchir un petit espace d'air, et de faire une étincelle. Les gaines isolantes des fils transportant ces tensions sont très épaisses pour pouvoir rester...isolante !
*La tension envoyé sur une bougie d'allumage est de l'ordre de 10 000 volts et permet aux électrons de franchir un petit espace d'air, donc de faire une étincelle. Les gaines isolantes des fils qui transportent ces tensions élevés sont très épaisses pour pouvoir garder leur propriété isolante.


Le [[wikipedia:Courant_électrique|'''courant électrique''']] : C'est le déplacement des électrons dans [[wikipedia:Conducteur_(électricité)|'''un matériau conducteur''']]. Il est analogue au débit d'un fluide dans un tuyau. L'unité de mesure de l'intensité du courant est [[wikipedia:Ampère|'''l'Ampère''']] (symbole :'''A'''). Le risque bien connu associé à l'intensité est de faire circuler un courant trop important dans un fil d'un diamètre trop petit : le fil va s'échauffer jusqu'à prendre feu.
*ordre de grandeur : dans les planeurs,  il faut un fil de cuivre d'un diamètre de 1.13mm (section de 1mm²) pour permettre le passage d'un courant d'une intensité de 3 à 5 ampères en toute sécurité.


La [[wikipedia:Résistance_(électricité)|'''Résistance électrique''']] d'un matériau : les matériaux s'oppose plus ou moins au passage d'un courant électrique. Le cuivre et l'aluminium s'y oppose très peu (résistance faible), le graphite s'y oppose fortement (résistance moyenne), le plastique s'y oppose complètement (résistance infini - isolant). La résistance électrique se mesure en [[wikipedia:Ohm_(unité)|'''Ohm''']] (symbole : '''Ω''').
La [[wikipedia:Résistance_(électricité)|'''Résistance électrique''']] d'un matériau : les matériaux s'oppose plus ou moins au passage d'un courant électrique. Le cuivre et l'aluminium s'y oppose très peu (résistance faible), le graphite s'y oppose fortement (résistance moyenne), le plastique s'y oppose complètement (résistance infini - isolant). La résistance électrique se mesure en [[wikipedia:Ohm_(unité)|'''Ohm''']] (symbole : '''Ω''').


Le '''Champ magnétique''' : La circulation d'un courant électrique dans un câble génère un champ magnétique, et réciproquement un champ magnétique (qui varie) peut induire la circulation d'un courant électrique (phénomène d'antenne).
*Une antenne radio placé à côté d'un gros fil d'alimentation n'est pas une bonne idée : l'antenne va capter le champ magnétique généré par le fil d'alimentation.
*Un compas magnétique doit être placé loin des gros fils d'alimentations électriques.
*Un microprocesseur génère beaucoup de perturbation magnétique. Pour ne pas polluer les autres appareils, il est généralement blindé (enfermé dans un caisson métallique).
*Certaines batteries portatives "power bank" peuvent générer des parasites, parfois audible via la radio VHF.


L'intensité, la tension et la résistance sont en relation :
L''''électricité statique''' : Il s'agit d'une charge électrique, souvent de très forte tension, stockée sur un support isolant et immobile. L'électricité statique est souvent le résultat de frottements entre deux éléments, l'un arrache des électrons à l'autre. Ces charges s'évacueront dès qu'elles rencontre un chemin plus ou moins conducteur, en créant un petit arc électrique le cas échéant. La présence d'électricité statique n'est pas une bonne chose et tout est fait pour qu'un chemin conducteur de "décharge" existe en permanence afin qu'aucune accumulation ne puisse se produire.
*Relier les deux bornes d'une batterie 12Volts avec une résistance de 12ohms (par exemple un câble en cuivre de section 1mm² d'une longueur de 700m) : l'intensité du courant sera de 1Ampère
*Sur un aéronef, toutes les pièces métalliques sont généralement reliés entre elles par des "tresses de masses".
*Relier les deux bornes d'une batterie 12Volts avec une résistance de 6ohms (par exemple un câble en cuivre de section 2mm² d'une longueur de 700m) : l'intensité du courant sera de 2Ampères
*Sur les aéronefs métalliques, il existe des déperditeurs d'électricité statique pour évacuer les charges durant le vol. 
*Lors de l'avitaillement, l’aéronef est connecté au sol via un câble pour décharger toute l'électricité statique avant d'approcher le pistolet à carburant.


*Tension = Résistance x Intensité
*Intensité = Tension / Résistance
*Résistance = Tension / Intensité




Champ magnétique : Un champ magnétique peut être généré par un aimant, mais la circulation d'un courant électrique génère également un champ magnétique. Inversement, un champ magnétique peut, sous certaine conditions, créer un courant dans un circuit électrique. Comme le champ magnétique se propage, cette double conversion peut être à l'origine d'une pollution mutuelle des équipements. Pour l'éviter, chaque équipement doit respecter des règles de conception pour éviter de polluer ses voisins, mais également pour se protéger de l'éventuelle pollution des autres. Le blindage électromagnétique (une enveloppe conductrice autour de l'équipement) est une des solutions possibles.
=== courant alternatif versus courant continu ===


Pour se convaincre du phénomène, il suffit d'écouter les parasites permanents par le poste de radiocommunication VHF lors de l'utilisation d'un téléphone ou d'une batterie "power bank" à proximité de l'antenne de réception.  
*Le [[wikipedia:courant continu est type d'alimentation sont le sens est constant. C'est, par exemple, le type de courant délivré par les piles, les batteries.
*Le courant alternatif est un type d'alimentation électrique qui change de sens de manière cyclique. Il transporte des quantités d'électricité alternativement égales dans un sens et dans l'autre. C'est, par exemple, le type de courant délivré par un alternateur.  


Le phénomène extrême est la foudre : même si elle frappe à plusieurs dizaines de mètre, le courant très important de la foudre créer un champ magnétique intense. Si ce champ magnétique se propage à travers des équipements mal protégé, un courant électrique trop important se créer dans l'appareil, occasionnant sa destruction.
'''Pourquoi ces deux types de courant ?''' Parce que certains équipements électriques préfèrent l'un ou à l'autre! Grossièrement, l'alternatif est très pratique pour les machines tournantes (alternateur, moteur électrique) et l'abaissement ou l'élévation de tension (transformateur électrique), alors que le continu est pratique pour le stockage et l’électronique (batteries, PC, téléphones....etc). Les éléments chauffants s’accommodent très bien des deux types (chauffage électrique, résistance chauffante...).
Aujourd'hui, les technologies modernes permettent de convertir efficacement l'un à l'autre :
*Le courant alternatif d'un alternateur doit être converti avant de pouvoir recharger la batterie d'un motoplaneur


Pour associer deux éléments en parallèle, il faut préalablement vérifier que le type (continue ou alternatif) et la valeur de la tension (en Volts).
*Par exemple, pour démarrer un motoplaneur avec une source d'énergie extérieure, il faut vérifier que la source extérieur est compatible avec le circuit de l'aéronef !


Quesquiestdangeureux?




=== courant alternatif et courant continu ===


*Le courant continu est un courant électrique dont l'intensité est constante. C'est, par exemple, le type de courant délivré par les piles, les batteries.
=== la foudre ===
*Le courant alternatif est un courant électrique qui varie de manière cyclique et change de sens deux fois par cycle. Il transporte des quantités d'électricité alternativement égales dans un sens et dans l'autre. C'est, par exemple, le type de courant délivré par un alternateur.  
La foudre est le déchargement soudain d'une quantité d'énergie électrique importante d'un nuage : vu l'épaisseur d'air traversé, il est facile de conclure à la tension colossale qui règne juste avant la décharge. Mais c'est le courant important circulant très brièvement qui occasionne des dégâts : Destruction des éléments trop petit traversés par la foudre, et génération d'un champ magnétique important pouvant détruire les équipements mal protégés à proximité.


'''Pourquoi ces deux types de courant ?''' Parce que les équipements électriques inventés par l'homme sont adaptés à l'un ou à l'autre...c'est comme ça ! Grossièrement, le courant alternatif est très pratique pour les machines tournantes (alternateur, moteur électrique) et l'abaissement de tension (transformateur électrique), alors que le courant continu est pratique pour le stockage et l’électronique (batteries, PC, téléphones....etc). Les éléments chauffants font très bien avec les deux types de courant (chauffage électrique, résistance chauffante...).
Parmi les stratégies de protection contre la foudre :
Aujourd'hui, les technologies modernes permettent de convertir efficacement de l'un à l'autre (convertisseur légers, de forte puissance...).  
*créer un chemin d’éléments conducteurs suffisamment important pour permettre la circulation du courant sans dommage
*Blinder les équipements fragiles et les protéger des surtensions.  


=== Les batteries ===
*'''type et technologies''' : Au plomb, au plomb gélifié, au lithium...etc. Chacune a ses avantages. Le pilote planeur doit veiller attentivement à utiliser son type de batterie avec tous les accessoires compatibles avec ce type (exemple : chargeur spécifique pour batterie lithium)


*'''la tension de la batterie''' : généralement 12Volts de tension nominale pour les planeurs. Attention à ne pas installer ou connecter une batterie 24volts !


*'''la capacité''' : elle s'esprime en "Ampère x Heure" (symbole Ah). Une batterie de 12Ah est capable de fournir 12Ampères durant 1 heure, ou 6ampères pendant 2 heures, ou 0.5 ampères pendant 24heures...etc


*'''le courant maximum''' : caractéristique souvent oubliée, c'est ce qui fait la différence entre batterie de planeur (décharge lente, alimenter quelques instruments plusieurs heures) et une batterie pour motoplaneur (pic de décharge : alimenter un démarreur durant 10s). Le courant maximum d'une batterie de démarrage est de l'ordre de quelques centaines d'ampères.


Suivant les technologies une batterie sera apte à se recharger un certain nombre de fois. En arrivant à la limite, la capacité de la batterie diminue.
La température est un élément qui impacte fortement le fonctionnement d'une batterie. Une température basse "engourdie" la batterie (les réactions chimiques qui génèrent le courant sont ralenties) qui semblera alors déchargée plus tôt que prévue. Une température trop élevée peut détruire la batterie, et pour certaines occasionner un incendie.


#Circuits : série et parallèle
#Champ magnétique : effets sur un circuit électrique


Batteries
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