Regroupement de Rugles Etude d'un alternateur pour éolienne Verticale Année 2010 / 2011

Programme de 3ème : Centre d'intérêt : Produire de l'électricité à faible coût pour l'éclairage extérieur d'un logement individuel. Introduction : Les enjeux des énergies renouvelables, les différentes énergies renouvelables. 1- Comment fonctionne une lampe alternateur ? 2- Comment réaliser un alternateur avec les moyens du collège ? 3- Quel type d'éolienne choisir pour entraîner notre alternateur ? Pourquoi s'orienter vers une éolienne verticale?

Organisation : - Les projets sont lancés en classe entière - Puis par groupe de 4, les élèves réalisent un diaporama pour expliquer leur démarche. - Enfin à chaque grande étape, une présentation des travaux est faite à la classe. * Tout au long des projets, les connaissances sur les 6 domaines sont abordées lors de l'étude des 3 parties. * 2 rencontres sont prévues avec des élèves de BTS fabrication, du lycée de secteur afin de travailler sur la fabrication des rotors et sur des essais de matériaux, ainsi que l'organisation de mini stages de découverte. L'évaluation porte : Sur le travail effectué sur le diaporama, contenant des fiches reprenant les thèmes de 3ème. Sur la capacité des élèves à présenter leur travaux. Sur la manière de mener leurs expériences. Sur des tests écrits reprenant les éléments à retenir.

1- Comment fonctionne une lampe alternateur ? Tests et analyses des produits proposés - A partir d'un questionnaire les élèves découvrent les énergies mises en œuvre et les fonctions de l'objet. - Rédaction en classe entière du cahier des charges...

1- Comment fonctionne une lampe alternateur ? Réalisation d'un prototype - Etude et réalisation des différentes pièces en groupe ( fiche sur plastiques, calcul coût pièce, dessin sur solidworks, galaad)... - Essais classe entière

2- Comment réaliser un alternateur avec les moyens du collège ?

A- Recherche d'idées - Recherche sur internet en traduisant en anglais : Alternateur à aimants permanents ( Photos et vidéos )

A- Recherche d'idées - En fonction des vidéos, listing des différentes étapes de la réalisation de l'alternateur.

B- Rédaction du cahier des charges. A déterminer en classe : - Dimensions, masse - Tension et puissance attendue - Coût maximum - Matériaux et matériels à disposition au collège

C- Recherche de solutions - Comment confectionner un compte tour pour réaliser une bobine ?

C- Recherche de solutions - Comment trouver la polarité d'un aimant ?

C- Recherche de solutions - A partir d'un plateau monté sur un moyeu de remorque, réalisation de plusieurs essais à vitesse constante et mesures : 1 bobine et 1 aimant, 1 bobine et 2 aimants, 2 bobines et 2 aimants...

C- Recherche de solutions -Quelle tension veut-on produire, pourquoi ?

C- Recherche de solutions - Comment assurer la rotation du rotor et la fixation du stator ? - Que peut-on trouver dans le commerce pour guider le rotor ?

C- Recherche de solutions - Comment réaliser des moules pour noyer les bobines et les aimants ? - Quelles produits peut-on utiliser pour couler ces pièces ? - Comment renforcer ces matériaux ?

C- Recherche de solutions - Comment redresser un courant alternatif avec 4 diodes ? - Essais, croquis commentaires, conclusion.

D- Réalisation d'un prototype d'alternateur

E- Tests du prototype - Les résultats correspondent-ils à nos attentes...

3- Quel type d'éolienne choisir pour entraîner notre alternateur ? Pourquoi s'orienter vers une éolienne verticale?

A- Recherche de différentes formes éoliennes verticales sur internet

B- Rédaction d'un cahier des charges pour pouvoir comparer les différents prototypes - Dimensions : diamètre et hauteur des éoliennes - Résistance : vitesse du vent maxi acceptable - Fabrication : réalisable avec moyen du collège - Matériaux : pouvant être travaillés au collège - Prix : détermination d'un coût maxi

C- Recherche de solutions pour réaliser les profils des pales d'éoliennes

D- Réalisation de prototypes

E- Test, comparaison et choix de l'éolienne la plus performante en fonction de notre cahier des charges ? Possibilité de travailler sous forme de jeu concours par groupe, autre cahier des charges

CONSTRUCTION MAISON DE MA PETITE EOLIENNE - WIND TURBINE GENERATOR [ Vertical Axis Wind Turbine [ Windgenerator construction and powertest 24 Vac [ Provenance des vidéos

Conclusion : - Tests avec élèves de 3ème, en 2011/ Une classe va travailler sur le projet de l'éolienne. Afin de pouvoir mener ce travail, nous choisirons que 2 ou 3 formes d'éolienne verticale en fonction de nos moyens de faisabilité. - L'alternateur sera étudié avec une autre classe de 3ème. - Remarque : les classes de 3ème concernées ont un effectif de 18 élèves.