La période estivale nous a donné l’envie de ressortir le vélo de Geoffroy de la cave. C’est l’occasion d’étudier le montage original de notre ancien bricoleur et de faire un peu d’électricité.
Grâce à un moteur brushless (un moteur sans charbon que l’on retrouve généralement dans les vélos électriques, hoverboard, etc.), relié à l’axe de rotation d’un home trainer, nous obtenons une tension sur chacun des trois câbles (triphasé) du moteur. Quelle que soit la paire de câbles entre laquelle nous mesurons la tension avec notre voltmètre, nous obtenons jusqu'à 30V en sortie en courant alternatif.
Ces trois câbles sont ensuite reliés à un pont à six diodes. Le rôle de ce pont est de redresser la tension triphasée alternative générée par le moteur pour en faire une tension continue. Chaque diode dans le pont agit comme un "clapet anti-retour" qui ne laisse passer le courant que dans un seul sens, ce qui permet de convertir le courant alternatif produit par le moteur en courant continu, utilisable pour recharger un appareil électronique comme un téléphone portable. Ce type de montage est appelé un pont redresseur triphasé.
Une vidéo très instructive : https://www.tecnipass.com/cours-electronique.cem-alimentations-redresser.filtrer?page=3
Nous avons branché notre oscilloscope pour observer les sinusoïdes à l’entrée du pont de diodes, ainsi que la tension redressée (et légèrement ondulée) en sortie. C’est un excellent exercice pour visualiser la transformation du courant alternatif en courant continu.
Goeffroy aurait pu rajouter une petite capacité pour stabiliser la tension de sortie. Bien que non indispensable, elle permet d’éviter un vieillissement prématuré des capacités de vos appareils électriques. Ils en sont généralement munis pour se protéger. Mais une fois grillé, il faut les remplacer.
L’exercice ne s’arrête pas là, Geoffroy avait également installé un onduleur (ou inverter) sur le vélo. Nous allons voir pourquoi.
Après le pont à diodes, le courant produit par le moteur est devenu continu (DC), mais il n’est pas encore directement exploitable par tous les appareils. En effet, certains équipements électroniques — notamment les chargeurs de téléphone ou certains petits électroménagers — fonctionnent uniquement en courant alternatif (AC), généralement en 230V comme à la maison, ou parfois en 12V AC pour des usages spécifiques.
C’est là qu’intervient l’onduleur. Son rôle est de retransformer la tension continue en une tension alternative proches de celle du réseau électrique domestique.
Autrement dit, le moteur produit du courant triphasé alternatif non stabilisé → redressé en courant continu par le pont à diodes → puis converti en courant alternatif stabilisé par l’onduleur. Cela permet de brancher un chargeur de téléphone classique par exemple, comme si on était connecté à une prise murale.
On pourrait se demander pourquoi ne pas utiliser directement deux phases du courant triphasé généré par le moteur, sans passer par le pont à diodes ni l’onduleur. Cette idée est tentante, mais risquée pour les appareils que vous souhaiteriez recharger.
La tension entre deux phases du triphasé varie en permanence selon la vitesse de pédalage, La tension de 30V AC ne sera pas suffissante pour faire fonctionner l'appareil. De plus, la fréquence de ce courant alternatif n’est pas constante non plus : elle dépend elle aussi de la vitesse de rotation du moteur, et n’est pas fixée à 50 Hz comme celle du courant secteur. Cela peut également perturber, voire endommager, certains appareils électroniques.
Enfin, en ne travaillant qu’avec deux phases, on perd 2/3 de l’énergie produite en pédalant.
C’est pourquoi Geoffroy a opté pour un montage plus sûr et plus universel : en utilisant un pont redresseur triphasé à six diodes, il transforme d’abord le courant triphasé en courant continu. Ce courant peut ensuite être stabilisé et converti par l’onduleur pour fournir un courant alternatif propre, adaptée à différents types de charges.
Petite amélioration électrique, pour protéger les surtensions au niveau des connectiques, nous avons installé un régulateur de tension juste avant le port USB 5V.
Pour notre prochaine sortie, nous avons choisi de passer à un vélo enfant : une bonne occasion pour eux de transformer leur surplus d’énergie en électricité.
Vous trouverez ci-dessous les composants et le schéma électrique simplifié du vélo générateur. N’hésitez à nous contacter pour toute question à son sujet ou pour nous partager vos projets insolites.
