Octobre 2019, réalisation d'un nouvel aspirateur de poussières.

Mon premier aspirateur utilisait l'air soufflé par la défonceuse pour son refroidissement. C'était donc un souffleur plutôt qu'un aspirateur. Les poussières tombaient dans un réservir en dessous d'un cylindre "cyclonique". Il a été réalisé en juin 2018 mais je l'ai peu utilisé car il y avait trop de frottements avec la matière à découper. J'avais d'abord utilisé de la chambre à air de pneu pour contenir le flux d'air autour de la découpe puis une lanière de brosse à long poils que j'ai été forcé de raccourcir. L'étanchéïté n'a jamais été suffisante et de la poussière se répandait autour de la découpe, surtout lorsque le bord de la zone soufflée débordait de la plaque de matière à découper. Voici le système que j'avais décrit l'année passée:

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Pour découper des plaques de carbone sous eau afin de contenir les poussières toxiques, j'ai fabriqué un bac étanche et un déflecteur d'air pour empêcher l'air soufflé par la défonceuse de générer trop d'éclaboussures. Cette méthode fonctionne mais il y a toujours de l'eau qui vient mouiller la machine et, pour finir, il faut aussi siphonner l'eau chargée de carbone, relever la défonceuse et l'écarter pour enlever le bac et dégager la pièce terminée. J'ai aussi fait des essais en répandant de l'huile sur la plaque à découper. Cette méthode a le mérite de demander moins de travail de mise en oeuvre mais on retrouve de l'huile en dehors de la plaque à découper. L'idée m'est donc venue d'utiliser le déflecteur d'air avec le système cyclonique et un aspirateur domestique. Il suffisait de remplacer l'énorme collecteur de poussièers par un tout petit venant entourer la fraise à l'extrémité d'un petit tube d'aspiration. Le système fonctionne aussi mais cela fait beaucoup de poids sur l'axe X et l'aspirateur domestique prend pas mal de place.

J'ai donc réalisé un aspirateur avec une hélice de turbine à 10 pales de 68 mm de diamètre.

Toute l'efficacité du système repose sur le filtre qui va retenir la poussière. J'aimerais évidemment que le système puisse fonctionner quelque soit la matière utilisée. Pour le bois, cela ne pose aucune difficulté mais pour le carbone il faudra un filtre beaucoup plus fin.

Le 31 octobre, je reçois le moteur 35-30A-1400KV commandé après avoir estimé que l'hélice 10 pales demanderais 200 Watts à 23000 trs/min. J'ai fait cette estimation sur base des informations trouvées à propos de la turbine que cette hélice équipe: maximum 52000 trs/min à 1800 Watts. La puissance dépend du cube de la vitesse et le calcul donne 155 Watts à 23000 trs/min mais j'ai arrondi à 200 par précaution et j'ai bien fait.
Le moteur peut délivrer 560 Watts mais est limité à 35 Ampères et à 17 Volts. La limitation en tension ne peut être due qu'à une limitation de vitesse car le courant dépend de la charge due à la rotation de l'hélice. Cette limitation paraît stupide car la cage tournante ne porte que les aimants et je doute qu'elle puisse exploser avec le moteur alimenté à 17 Volts, ce qui, avec un KV de 1400, correspond à la vitesse de 23800 trs/min. Par prudence je ne dépasserai pas cette vitesse.
J'ai installé le moteur pour faire des essais et j'ai vite constaté qu'il chauffait suffisamment pour ramollir le support imprimé en PLA et par conséquent les vis se desserrent et cela peut vite tourner à la catastrophe. J'ai donc réalisé un support en aluminium agrandi d'ailettes de refroidissement.

Le 2 novembre, je peux reprendre les essais et mesurer la vitesse de rotation en fonction de la consommation. Voici mes instruments de mesure:

pour la mesure de puissance et pour la faire varier


et pour la vitesse de rotation

Voici mes mesures:

évolution de la puissance selon la vitesse de rotation

La courbe verte "adaptation" correspond à la mise en équation de la courbe de puissance mécanique en rouge. La vitesse en tours/min divisée par 1000 reçoit un facteur multiplicatif et un exposant. Ici le facteur est 3 et l'exposant 1,5. La puissance utilisée pour faire tourner une hélice devrait évoluer selon le cube de la vitesse mais ici le flux d'air est contraint en amont de l'hélice et défléchi en aval. C'est sans doute ce qui explique cet exposant de 1,5.
Le calcul de la tension et du courant tient compte du courant à vide et des pertes dues à la résistance interne du moteur.

calcul de la tension et du courant selon la vitesse de rotation

La tension étant limitée à 17 Volts, la vitesse ne pourra être supérieure à 21000 trs/min.

Le courant atteindra +/- 24 Ampères sous +/- 16 Volts mais l'alimentation en 24 Volts fournira alors +/- 16 Ampères. Il me reste donc à acquérir une alimentation 24 Volts - 20 Ampères.

tension et courant d'alimentation

Je devrai encore concevoir l'électronique de commande avec une sécurité pour ne pas dépasser 16 Ampères et les divers boîtiers. Affaire à suivre .........