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Couple et puissance - en pratique



par François Dovat

Un cycliste qui sélectionne un rapport long pour monter une côte devra développer un couple important au pédalier. S'il fait tourner ce pédalier plus vite en rétrogradant sur un rapport de transmission plus court (il augmente le régime) mais appuie moins sur les pédales (il diminue le couple) la rampe pourra être escaladée dans le même temps et il développera donc la même puissance. Le bras de levier rotatif (le rapport de transmission) est changé ce qui modifie le régime et le couple au pédalier, mais dans notre cas pas à la roue.

Autrement dit, une puissance de 105 kW peut être obtenue aussi bien à 5000 tr/min par 200 Nm qu'à 10'000 tr/min avec 100 Nm. Si la puissance est identique mais qu'elle est obtenue à un régime moteur différent, le constructeur change le rapport de pont ou les rapports de boîte (comme sur le diagramme ci-dessus) pour adapter les rapports de transmission (on change le nombre de dents respectifs des pignons et des roues dentées qu'ils entraînent).

En général, une nouvelle boîte à vitesses est également nécessaire parce qu'il faut aussi qu'elle supporte un couple plus élevé si une puissance équivalente est obtenue à un régime nettement plus bas (courbes en bleu sur le graphique), tout comme un vélo destiné à un athlète de 120 kg devra avoir une transmission plus résistante que s'il est destiné à un petit enfant.

En fonction de ce qui précède, la valeur du couple maximum (M max) considérée isolément n'est d'aucune utilité pour déterminer la souplesse d'utilisation d'un moteur. Il faut comparer M max avec M développé à n max, ou avec M développé au " régime nominal " (n nom) qui est le régime de puissance maxi du moteur.

Or, par convention, on donne la puissance maxi du moteur en ch ou en kW au régime nominal alors que l'on indique le couple maxi en mkg , en lbs/ft ou en Nm au régime (n à M max ) où il est atteint. Puisque qu'on ne peut pas comparer un couple et une puissance, il faut retrouver le couple au régime nominal puis comparer ce couple avec le couple maxi (graphique ci-dessous). En divisant le couple maxi par le couple au régime nominal, on obtient la "réserve de couple". Plus le chiffre obtenu est élevé, plus le moteur est souple et moins le conducteur devra changer de vitesses pour rester dans la plage de puissance (c'est à dire au plus près de P max) car la courbe de puissance s'évase et devient moins pointue vers son sommet. Réserve de couple = M max / M à n nom

Réserve de couple = M max / M à n nom

On calcule généralement la réserve de couple (1,11 soit une réserve de 11% sur le graphique ci-dessus) entre le régime nominal (n nom, 5500 tr/min sur ce diagramme) et le régime du couple maxi (n à M max, en l'occurrence 3500 tr/min). Néanmoins, si l'on connaît le régime maximum autorisé (n max, ici 6500 tr/min, terminus des courbes) il est plus réaliste de calculer la réserve de couple en partant de celui-ci (1,43 , soit une réserve de 43% dans notre exemple). Dans ce cas:

Réserve de couple = M max / M à n max

(© François Dovat)
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