Technique
La spécificité du kart électrique réside dans trois éléments: le moteur électrique, le variateur et les batteries.
Le châssis est spécifique pour accueillir ces trois éléments qui, par leur poids et encombrement sont différents des composants d’un kart thermique.
Moteurs électriques
Très utilisé, depuis plus d’un siècle, le moteur électrique est souple, silencieux, ne pollue pas et s’adapte à toutes les situations. De manière spécifique, le moteur électrique de traction doit répondre aux critères suivants:
Il doit pouvoir tourner et freiner dans les deux sens de rotation; Il doit posséder un couple important à bas régime, ainsi qu’un bon rendement.
Pour ces raisons, et en fonction du type de véhicule fabriqué, les constructeurs orientnt leurs choix sur: Le moteur série; Le moteur à excitation séparée; Le moteur Bruscless (ou moteur synchrone sans balais); Le moteur asynchrone.
Il existe deux grandes familles de moteurs électriques: les moteurs à courant continu; les moteurs à courant alternatif.
Les moteurs sont pilotés par des » variateurs » ou » contrôleur « . La puissance électrique est fournie par les batteries.
La puissance absorbée des moteurs a courant continu est : P= U x I ou U est la tension en volts (V) et I le courant en ampère (A). La puissance est donc fonction de la tension d’alimentation du moteur et de l’intensité du courant. Une tension plus importante permettra, pour une même puissance, d’avoir une intensité plus faible. Le diamétre des cables s’en trouve réduit et les batteries sont moins solicitées.
Les Variateurs
Principe de fonctionnement d’un hacheur de courant
Les variateurs permettent faire varier la vitesse du moteur électrique: le hacheur pour moteur à courant continu; l’onduleur pour moteur à courant alternatif.
Le moteur à courant continu, le hâcheur
Le convertisseur électronique appelé hacheur permet de faire varier la tension aux bornes du moteur et par conséquent la vitesse. Il s’agit par découpage de la tension d’où son nom de hâcheur.
Le convertisseur présente une fréquence de travail fixe. Il fait varier le rapport cyclique T1/T2, qui provoque la variation de tension (U moyen). Pour un moteur à excitation séparée, le convertisseur est composé de deux « hâcheurs » qui permettent d’adapter le moteur à tous les besoins en couple et tension. Il en résulte un fonctionnement très souple et économique.
Principe de fonctionnement de l’onduleur
Le moteur à courant alternatif, l’onduleur
En traction électrique, l’onduleur est un couvertisseur continu-alternatif, qui permet d’obtenir trois phases de courant alternatif, décalées de 2p/3 (120°), de fréquence variable de zéro à 50 Hz à partir d’un courant batterie.
Cette technologie permet d’adapter les moteurs alternatifs fabriqués en grande série, qui sont simples, robustes, et peu onéreux. Ce type de convertisseur fait varier uniquement la fréquence et permet d’obtenir ainsi une vitesse à rotation variable. Ce procédé posséde une puissance et un rendement correct à tous les régimes (la vitesse de rotation d’un moteur courant alternatif est fixée par la fréquence ; la tension fixe le couple)..
Une batterie est un appareil qui transforme l’énergie chimique en électricité et constitué de plusieurs piles ou d’accumulateurs connectées en série ou en parallèle. Des versions améliorées d’accumulateur conventionnel ont été mises au point pour les voitures électriques, mais elles présentent encore un certain nombre d’inconvénients : faible autonomie, prix élevé, problèmes d’emplacement ou liés a l’environnement.
Les batteries :
Une batterie est un appareil qui transforme l’énergie chimique en électricité et constitué de plusieurs piles ou d’accumulateurs connectées en série ou en parallèle. Des versions améliorées d’accumulateur conventionnel ont été mises au point pour les voitures électriques, mais elles présentent encore un certain nombre d’inconvénients : faible autonomie, prix élevé, problèmes d’emplacement ou liés a l’environnement.
Pour les véhicules électriques, les dernières batteries les plus prometteuses contiennent du sulfure de fer et de lithium, du zinc et du chlore, de l’hydrure de nickel métallique et un mélange sodium-soufre. Comme en atteste les photos ci-dessous, les batteries ont bien évoluées au cours des dernières années et continueront d’évoluer.
La sélection d’une batterie se fait en fonction des critères suivants, par ordre d’importance :
– Energie, poids (Energie/Massique) ;
– recharge (Nombre de cycles) ;
– durée de vie, prix ;
– entretien ;
– tension, encombrement (fonction de l’utilisation) ;
– recyclabilité.
Les batterie au plomb sont les premières a avoir été développées. Leur coût d’investissement est faible, mais leurs performances sont moyennes (autonomie, fiabilité). La charge complète des batteries dure en moyenne 6 heures. C’est pourquoi certains engins sont équipés de batteries amovibles permettant l’échange rapide de ces dernières. Néanmoins pour les karts, il est possible de procéder à des charges-décharges partielles . Dans ce cas, le temps de charge est en moyenne » équivalent » au temps d’utilisation.
Les batteries Nickel-Cadnium sont d’une technologie plus moderne. Elles possèdent une autonomie et une durée de vie plus importante mais son coût est plus élevé. D’autre part elles supportent des puissances de charge 3 fois plus importantes que pour une charge normale. Ceci permet d’obtenir le meilleur rendement temps/chargement possible.
Les batteries peuvent être montées en série ou en parallèle.
Conseils d’utilisation des batteries pour le karting.
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