PitOnForum a écrit :
RUBRIQUE GESTION DE LA VITESSE DE ROTATION DES VENTILATEURS - PARTIE 2/5: INTRODUCTION
...
Les grands principes de fonctionnement des rhéostats sont fondés sur ces quelques formules de physique:
P = U x I -> Puissance (en Watts) = Tension (en Volts) x Intensité de courant (en Ampères)
U = R x I -> Tension (en Volts) = Résistance (en Ohms) x Intensité de courant (en Ampères)
P = R x I x I = R x I²
R = U/I
Petite démonstration avec un rhéostat à deux canaux, dont la tension peut être baissée jusqu’à quasi 0V.
Sur le premier canal on branche le ventilateur très populaire: Scythe SlipStream SY1225SL12SH 1900RPM @ 12V ;
sur le deuxième canal on branche le ventilateur Scythe SlipStream SY1225SL12M 1200RPM @ 12V
( http://www.scythe-eu.com/en/produc [...] m-120.html )
Canal 1 - SlipStream 120mm x 120mm x 25mm SY1225SL12SH 1900RPM @ 12V / 0,53A / 6,36W / seuil de démarrage ~5V ( http://www.scythe-eu.com/en/produc [...] m-120.html )
Certes, la puissance sortante baisse en cas de réduction de la tension:
- à 12V -> la puissance sortante = 12V x 0,53A = 6,360W -> rendement = ~99%*
- à 9V -> la puissance sortante = 9V x 0,53A = 4,770W -> rendement = ~75%*
- à 7V -> la puissance sortante = 7V x 0,53A = 3,710W -> rendement = ~58%*
- à 6V -> la puissance sortante = 6V x 0,53A = 3,180W -> rendement = ~50%*
- à 5V -> la puissance sortante = 5V x 0,53A = 2,650W -> rendement = ~42%* (+/- le seuil de démarrage du Scythe SlipStream SY1225SL12SH)
- à 4V -> la puissance sortante = 4V x 0,53A = 2,120W -> rendement = ~33%*
- à 3V -> la puissance sortante = 3V x 0,53A = 1,590W -> rendement = ~25%*
- à 2V -> la puissance sortante = 2V x 0,53A = 1,600W -> rendement = ~17%*
- à 1V -> la puissance sortante = 1V x 0,53A = 0,530W -> rendement = ~8%*
- à 0,5V -> la puissance sortante = 0,5V x 0,53A = 0,265W -> rendement = ~4,2%*
- à 0,1V -> la puissance sortante = 0,1V x 0,53A = 0,053W -> rendement = ~0,1%*
(sans compter le rendement propre au ventilateur même, qui n’est que de l’ordre d’une dizaine de % seulement !)
Mais à l’inverse, la puissance dissipée (gaspillée) par la résistance monte en cas de réduction de la tension:
- à 12V -> réduction de tension = 12V - 12V = 0V -> la résistance = 0V/0,53A = 0Ω -> la puissance d’énergie dissipée = P = 0Ω x 0,53²A = 0W -> énergie gaspillée = ~0,1%*
- à 9V -> réduction de tension = 12V - 9V = 3V -> la résistance = 3V/0,53A = 5,660Ω -> la puissance dissipée = P = 5,660Ω x 0,53²A = 1,590W -> énergie gaspillée = ~25%*
- à 7V -> réduction de tension = 12V - 7V = 5V -> la résistance = 5V/0,53A = 9,434Ω -> la puissance dissipée = P = 9,434Ω x 0,53²A = 2,650W -> énergie gaspillée = ~42%*
- à 6V -> réduction de tension = 12V - 6V = 6V -> la résistance = 6V/0,53A = 11,321Ω -> la puissance dissipée = P = 11,321Ω x 0,53²A = 3,180W -> énergie gaspillée = ~50%*
- à 5V -> réduction de tension = 12V - 5V = 7V -> la résistance = 7V/0,53A = 13,208Ω -> la puissance dissipée = P = 13,208Ω x 0,53²A = 3,710W -> énergie gaspillée = ~58%*
- à 4V -> réduction de tension = 12V - 4V = 8V -> la résistance = 8V/0,53A = 15,094Ω -> la puissance dissipée = P = 15,094Ω x 0,53²A = 4,240W -> énergie gaspillée = ~67%*
- à 3V -> réduction de tension = 12V - 3V = 9V -> la résistance = 9V/0,53A = 16,981Ω -> la puissance dissipée = P = 16,981Ω x 0,53²A = 4,770W -> énergie gaspillée = ~75%*
- à 2V -> réduction de tension = 12V - 2V = 10V -> la résistance = 10V/0,53A = 18,868Ω -> la puissance dissipée = P = 18,868Ω x 0,53²A = 5,300W -> énergie gaspillée = ~83%*
- à 1V -> réduction de tension = 12V - 1V = 11V -> la résistance = 11V/0,53A = 20,755Ω -> la puissance dissipée = P = 20,755Ω x 0,53²A = 5,830W -> énergie gaspillée = ~92%
- à 0,5V -> réduction de tension = 12V - 0,5V = 11,5V -> la résistance = 11,5V/0,53A = 21,698Ω -> la puissance dissipée = P = 21,698Ω x 0,53²A = 6,095W -> énergie gaspillée = ~96%*
- à 0,1V -> réduction de tension = 12V - 0,1V = 11,9V -> la résistance = 11,9V/0,53A = 22,453Ω -> la puissance dissipée = P = 22,453Ω x 0,53²A = 6,307W -> énergie gaspillée = ~99%*
(sans compter le rendement propre au ventilateur même, qui n’est que de l’ordre d’une dizaine de % seulement !)
Et la consommation totale de puissance reste invariable:
- à 12V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 6,360W + 0W = 6,360W
- à 9V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 4,770W + 1,590W = 6,360W
- à 7V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 3,710W + 2,650W = 6,360W
- à 6V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 3,180W + 3,180W = 6,360W
- à 5V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 2,650W + 3,710W = 6,360W
- à 4V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 2,120W + 4,240W = 6,360W
- à 3V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 1,590W + 4,770W = 6,360W
- à 2V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 1,600W + 5,300W = 6,360W
- à 1V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 0,530W + 5,830W = 6,360W
- à 0,5V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 0,265W + 6,095W = 6,360W
- à 0,1V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 0,053W + 6,307W = 6,360W
Canal 2 - SlipStream 120mm x 120mm x 25mm SY1225SL12M 1200RPM @ 12V / 0,26A / 3,12W / seuil de démarrage ~3V ( http://www.scythe-eu.com/en/produc [...] m-120.html )
Certes, la puissance sortante baisse en cas de réduction de la tension:
- à 12V -> la puissance sortante = 12V x 0,26A = 3,120W -> rendement = ~99%*
- à 9V -> la puissance sortante = 9V x 0,26A = 2,340W -> rendement = ~75%*
- à 7V -> la puissance sortante = 7V x 0,26A = 1,820W -> rendement = ~58%*
- à 6V -> la puissance sortante = 6V x 0,26A = 1,560W -> rendement = ~50%*
- à 5V -> la puissance sortante = 5V x 0,26A = 1,300W -> rendement = ~42%*
- à 4V -> la puissance sortante = 4V x 0,26A = 1,040W -> rendement = ~33%*
- à 3V -> la puissance sortante = 3V x 0,26A = 0,780W -> rendement = ~25%* (+/- le seuil de démarrage du Scythe SlipStream SY1225SL12M)
- à 2V -> la puissance sortante = 2V x 0,26A = 0,520W -> rendement = ~17%*
- à 1V -> la puissance sortante = 1V x 0,26A = 0,260W -> rendement = ~8%*
- à 0,5V -> la puissance sortante = 0,5V x 0,26A = 0,130W -> rendement = ~4,2%*
- à 0,1V -> la puissance sortante = 0,1V x 0,26A = 0,026W -> rendement = ~0,1%*
(sans compter le rendement propre au ventilateur même, qui n’est que de l’ordre d’une dizaine de % seulement !)
Mais à l’inverse, la puissance dissipée (gaspillée) par la résistance monte en cas de réduction de la tension:
- à 12V -> réduction de tension = 12V - 12V = 0V -> la résistance = 0V/0,26A = 0Ω -> la puissance d’énergie dissipée = P = 0Ω x 0,26²A = 0W -> énergie gaspillée = ~0,1%*
- à 9V -> réduction de tension = 12V - 9V = 3V -> la résistance = 3V/0,26A = 11,538Ω -> la puissance dissipée = P = 11,538Ω x 0,26²A = 0,780W -> énergie gaspillée = ~25%*
- à 7V -> réduction de tension = 12V - 7V = 5V -> la résistance = 5V/0,26A = 19,231Ω -> la puissance dissipée = P = 19,231Ω x 0,26²A = 1,300W -> énergie gaspillée = ~42%*
- à 6V -> réduction de tension = 12V - 6V = 6V -> la résistance = 6V/0,26A = 23,077Ω -> la puissance dissipée = P = 23,077Ω x 0,26²A = 1,560W -> énergie gaspillée = ~50%*
- à 5V -> réduction de tension = 12V - 5V = 7V -> la résistance = 7V/0,26A = 26,923Ω -> la puissance dissipée = P = 26,923Ω x 0,26²A = 1,820W -> énergie gaspillée = ~58%*
- à 4V -> réduction de tension = 12V - 4V = 8V -> la résistance = 8V/0,26A = 30,769Ω -> la puissance dissipée = P = 30,769Ω x 0,26²A = 2,080W -> énergie gaspillée = ~67%*
- à 3V -> réduction de tension = 12V - 3V = 9V -> la résistance = 9V/0,26A = 34,615Ω -> la puissance dissipée = P = 34,615Ω x 0,26²A = 2,340W -> énergie gaspillée = ~75%*
- à 2V -> réduction de tension = 12V - 2V = 10V -> la résistance = 10V/0,26A = 38,462Ω -> la puissance dissipée = P = 38,462Ω x 0,26²A = 2,600W -> énergie gaspillée = ~83%*
- à 1V -> réduction de tension = 12V - 1V = 11V -> la résistance = 11V/0,26A = 42,308Ω -> la puissance dissipée = P = 42,308Ω x 0,26²A = 2,860W -> énergie gaspillée = ~92%*
- à 0,5V -> réduction de tension = 12V - 0,5V = 11,5V -> la résistance = 11,5V/0,26A = 44,231Ω -> la puissance dissipée = P = 44,231Ω x 0,26²A = 2,990W -> énergie gaspillée = ~96%*
- à 0,1V -> réduction de tension = 12V - 0,1V = 11,9V -> la résistance = 11,9V/0,26A = 45,769Ω -> la puissance dissipée = P = 45,769Ω x 0,26²A = 3,094W -> énergie gaspillée = ~99%*
(sans compter le rendement propre au ventilateur même, qui n’est que de l’ordre d’une dizaine de % seulement !)
Et la consommation totale de puissance reste invariable:
- à 12V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 3,120W + 0W = 3,120W
- à 9V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 2,340W + 0,780W = 3,120W
- à 7V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 1,820W + 1,300W = 3,120W
- à 6V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 1,560W + 1,560W = 3,120W
- à 5V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 1,300W + 1,820W = 3,120W
- à 4V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 1,040W + 2,080W = 3,120W
- à 3V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 0,780W + 2,340W = 3,120W
- à 2V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 0,520W + 2,600W = 3,120W
- à 1V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 0,260W + 2,860W = 3,120W
- à 0,5V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 0,130W + 2,990W = 3,120W
- à 0,1V -> la puissance consommée = puissance sortante + puissance dissipée par la résistance = 0,026W + 3,094W = 3,120W
Petit bilan de cet exemple:
Plus le ventilateur est puissant, plus il consomme, plus la résistance doit dissiper, en fait gaspiller essentiellement sous forme de chaleur (un comble pour un instrument lié au refroidissement), de la puissance pour le ralentir et plus la résistance chauffe.
Bref, combiner un rhéostat et un ventilateur puissant que l’on souhaite fortement ralentir n’est pas idéal.
Aussi, pour stopper un ventilateur, mieux vaut un véritable interrupteur plutôt qu’une résistance qui réduit la tension sous le seuil de démarrage du ventilateur, car la partie du courant qui passe sous ce seuil est transformé en chaleur au sein du moteur du ventilateur même; le ventilateur devient de fait une résistance qui chauffe, ce qui n’est pas le but. C’est encore pire si le ventilateur est très puissant et la tension réduite à presque rien.
Concrètement :
- SlipStream 120mm x 120mm x 25mm SY1225SL12SH 1900RPM @ 12V / 0,53A / 6,36W / seuil de démarrage ~5V
-> la puissance dissipée au sein même du moteur du ventilateur peut atteindre:
~5V x 0,53A = ~2,65W en plus des 3,71W dissipés par la résistance du rhéo = total de 6,36W purement gaspillés en chaleur
- SlipStream 120mm x 120mm x 25mm SY1225SL12M 1200RPM @ 12V / 0,26A / 3,12W / seuil de démarrage ~3V
-> la puissance dissipée au sein même du moteur du ventilateur peut atteindre:
~3V x 0,26A = ~0,78W en plus des 2,34W dissipés par la résistance du rhéo = total de 3,12W purement gaspillés en chaleur
Ce n’est déjà pas triste avec le puissant SlipStream SY1225SL12SH 1900RPM, alors imaginez les contraintes auxquelles sont soumis les rhéostats sur lesquels sont branchés et ralentis au maximum des ventilateurs super costauds de Delta…
(sans compter le rendement propre au ventilateur même, qui n’est que de l’ordre d’une dizaine de % seulement !)
...
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