fonctionnement transformateur

[Max1223]

Bonjour,

Je souhaiterais comprendre ce qu'évoque Gienas (ou @gienas lui-même) dans ce post : https://forums.futura-sciences.com/b...ure-point.html :

post #4 :

Les conditions optimales de remplissage du transfo, c’est quand la surface de cuivre du primaire est égale à celle du secondaire.

post #6 :

Si la grosseur du câble t’oblige à ne passer qu’une fois, cela ne fait qu’une spire ce qui n’est peut-être pas suffisant pour développer une puissance suffisante pour fondre les deux tôles. Il faudrait alors plusieurs spires.
L’idée, c’est même d’en passer plus de deux, tout en augmentant le nombre de spires. La multiplication du nombre de brins augmente la section, donc la capacité en courant. La multiplication du nombre de spires augmente la tension, donc aussi la puissance.

1] Qu'entend-t-on par là ? C'est la section du secondaire qui va conditionner sa capacité à capter/transformer le flux magnétique en courant ? Ce n'est pas la charge qui tire le courant dont il a besoin ?
ne comprends pas

2] Dans ce cas d'application la tension est-elle vraiment importante ; alors qu'on cherche à avoir un maximum de courant ?

Cordialement
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[izentrop]

Le transfo effectue un transfert de puissance P=UI. su U est élevé, I est faible, il faut plus de spires avec une section faible. Inversement si U est bas, I est élevé, la section des fils est plus grande, moins de spires et le volume des bobines, primaire et secondaire sont équivalents.

[gienas]

Bonjour Max1223 et tout le groupe

Pour bien situer le contexte, les réponses ne concernent que le cas de la soudure par point, objet de la discussion concernée.

Quand il est question de surface du primaire et surface du secondaire, il s’agit du transformateur qui est détourné de son usage initial. Si son calcul est bien conforme aux règles, des deux surfaces doivent être égales pour minimiser les pertes.

L’application projetée ne pourra pas satisfaire cette condition.

... Qu'entend-t-on par là ? C'est la section du secondaire qui va conditionner sa capacité à capter/transformer le flux magnétique en courant? ...

Je crois qu’il y a confusion des termes entre section du fil secondaire et surface (de la fenêtre) occupée papar le secondaire. Les deux bobinages forment bien un transformateur de tension et c’est le nombre de spires du secondaire qui vava déterminer la tension délivrée par ce secondaire. Cette tension doit rester faible mais c’est l’intensité qui va devoir être grande pour que la puissance développée arrive à faire rougir et fondre (souder) les deux feuilles de métal. La résistance coincée entre les deux électrode est faible, mais la résistance du bobinage doit être négligeable, ainsi que celle des électrodes.

Si le fil de la (ou les) spire(s) est trop forte, elle va limiter le courant possible du fait de la loi d’Ohm. En doublant ce fil, on divisé par 2 la résistance interne du générateur, ce qui permet d’augmenter (mais pas doubler) le courant, donc la puissance, donc l’efficacité du transformateur et donc la capacité à souder.

Cette opération n’est pas instantanée, et la soudure effective n’est obtenue qu’en maintenant ce courant pendant ”un certain temps”, à affiner expérimentalement. C’est une temporisation qui se chargera de la reproductibilité une fois la durée déterminée.

... Ce n'est pas la charge qui tire le courant dont il a besoin? ...

Bien sûr que si mais là, c’est un cas particulier. La résistance de la charge est un quasi court circuit et le courant sera dépendant de la résistance interne de la source, donc de celle du bobinage.

... Dans ce cas d'application la tension est-elle vraiment importante ; alors qu'on cherche à avoir un maximum de courant? ...

Il serait intéressant, pour ce cas particulier d’application, que tu examines un vrai poste à souder pour constater que tu n’as pas vraiment de choix. Le secondaire est une seule spire en cuivre massif, et le primaire est calculé pour occuper la même section de fenêtre compte tenu de la tension primaire (le secteur) et la qualité du noyau ainsi que sa section. Il faut en effet une certaine tension pour développer une puissance suffisante pour souder en quelques secondes. Il faut donc du U et du I pour y parvenir.

[Max1223]

Bonjour à tous,

Si son calcul est bien conforme aux règles, des deux surfaces doivent être égales pour minimiser les pertes.

Je crois qu’il y a confusion des termes entre section du fil secondaire et surface (de la fenêtre) occupée papar le secondaire.

ok, je reformule, de ce que j'ai compris de ton raisonnement : la somme des sections des enroulements au primaire et la somme des sections des enroulement au secondaire devraient être égales pour minimiser les pertes.
Est-ce bien cela ?


J'ai une autre question sur le fonctionnement d'un transfo.
Dans le cas des transfo de micro-onde, sauf erreur de ma part ce sont des transfo qui font généralement 1.4kVA (source : https://public.iutenligne.net/etudes...rge/index.html).
D'après ce que j'ai pu voir sur des sites qui traite de ce cas d'application (soudeuse par point), avec deux spires au secondaire (environ 1V/spire), on serait en droit d'attendre 700A maximum. Et avec une spire 1400A maximum. Est-ce bien cela ?

J'ai fais mon petit calcul de résistivité suivant :
si fil de cuivre pur de 50mm² par 1.5m faisant une spire (1V) dans le transfo. D'après mes calculs on arrive à environ 0,5mohms. Donc un courant théorique (sans prendre en considération les pertes quelles quelles soient) de 2000A maximum. Sauf erreur de ma part, c'est le transfo qui va limiter le courant fourni ?

si fil de cuivre pur de 35mm² par 1,5m faisant une spire (1V) dans le transfo. D'après mes calculs on arrive à environ 0,7mohms. Donc un courant théorique (sans prendre en considération les pertes quelles quelles soient) de 1400A ce qui correspondrais à ce que peut fournir le transfo ;

Il faut donc du U et du I pour y parvenir.

Il faut bien évidemment une différence de potentielle pour y parvenir, une spire (1V dans le cas d'un transfo micro-onde) ne suffit-il pas ? (puisque c'est surtout I que l'on recherche )


**ps : j'ai dû louper quelque chose, j'ai du mal à croire que du 35mm² tienne 1400A dans la durée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[gienas]

Bonsoir à tous

... je reformule, de ce que j'ai compris de ton raisonnement : la somme des sections des enroulements au primaire et la somme des sections des enroulement au secondaire devraient être égales pour minimiser les pertes.
Est-ce bien cela? ...

Ce doit être ça. Sur ton lien, c’est le carré dégagé après suppression de l’enroulement secondaire.

... Dans le cas des transfo de micro-onde, sauf erreur de ma part ce sont des transfo qui font D'après ce que j'ai pu voir sur des sites qui traite de ce cas d'application (soudeuse par point), avec deux spires au secondaire (environ 1V/spire), on serait en droit d'attendre 700A maximum. Et avec une spire 1400A maximum. Est-ce bien cela ? ... si fil de cuivre pur de 35mm² par 1,5m faisant une spire (1V) dans le transfo. D'après mes calculs on arrive à environ 0,7mohms. Donc un courant théorique (sans prendre en considération les pertes quelles quelles soient) de 1400A ce qui correspondrais à ce que peut fournir le transfo ...

Je pense que ta supposition est un peu optimiste (1400W) et ces transfos ne sont pas réputés pour leur optimisation. Le noyau a tendance à chauffer aussi avec des limites proches de la saturation.

Si ton calcul de résistance est juste (pour la section annoncée), il sera difficile ce considérer que la résistance de l’acier, sur la minuscule surface de la soudure sera nulle. Le courant réel sera très inférieur et il faudra sûrement augmenter le nombre de spires. Du souvenir que j’ai du vrai poste, je dirais bien que la spire unique avait une section de 1dm² en cuivre massif.

Tes 35mm² devraient se limiter à 200A.

... j'ai dû louper quelque chose, j'ai du mal à croire que du 35mm² tienne 1400A dans la durée.

Même pas dans tes rêves. D’autant que tu utilises (dans le pdf) du fil avec un isolant en PVC, pas prévu pour.

Les transfos actuels sont des inverters, haute fréquence avec du fil divisé. L’émail est très fin. Tu peux utiliser ce genre de fil en bobinage plusieurs brins en parallèle, pour optimiser le remplissage de la fenêtre.

[Max1223]

Bonsoir

Je pense que ta supposition est un peu optimiste (1400W) et ces transfos ne sont pas réputés pour leur optimisation.

Oui, je sais, j'essai de simplifier au maximum pour comprendre.
Les transfo m'ont toujours passionné, mais je trouve leurs fonctionnement assez complexe.

Si ton calcul de résistance est juste (pour la section annoncée), il sera difficile ce considérer que la résistance de l’acier, sur la minuscule surface de la soudure sera nulle. Le courant réel sera très inférieur et il faudra sûrement augmenter le nombre de spires.

Désolé , je ne comprends pas pourquoi il faut augmenter le nombre de spire.

Tes 35mm² devraient se limiter à 200A.

Oui mais dans quelles conditions. 200A continu pendant un temps indéterminé (en régime établis et stable).

Ici on parle de de soudure qui durent quelques secondes.
Le meilleur exemple qu'on puisse donner : les câbles démarrage
Pour démarrer un engin , on recommande des câbles de 35mm² ; qui font 3 ou 4 mètres de long chacun (aller/retour). Au démarrage il peut y passer 1000A pendant quelques seconde sans problème.

Quand je compare à un soudeur par point, les courants sont semblables.

[gienas]

... Désolé , je ne comprends pas pourquoi il faut augmenter le nombre de spire ...

Tu comprends, j’espère, que si ça ne parvient pas à souder, c’est qu’il n’y a pas assez de puissance. Le seul moyen de l’augmenter c’est d’augmenter le courant. Comme tu ne peux pas diminuer la résistance, la seule solution c’est d’augmenter la tension, donc le nombre de spires. CQFD

... Ici on parle de de soudure qui durent quelques secondes ...

Le démarrage d’une voiture est unique pour une durée indéterminée. Un poste de soudure doit être capable de souder en ”continu" et en série. Généralement, on soude un point, on se décale, on resoude, on se décale, on soude ... , on change de pièce, on soude, etc...

[Max1223]

Tu comprends, j’espère, que si ça ne parvient pas à souder, c’est qu’il n’y a pas assez de puissance. Le seul moyen de l’augmenter c’est d’augmenter le courant. Comme tu ne peux pas diminuer la résistance, la seule solution c’est d’augmenter la tension, donc le nombre de spires. CQFD

Oui c'est une question de puissance, mais dans ce cas là ça ne serait pas plutôt la puissance du transfo le problème, pas le nombre de spire au secondaire ? ; et oui je suis d'accord on ne peut pas diminuer la résistance.
Reprenons le transfo de micro-onde de 1.4kVA.
Faisons abstraction des pertes ; et simplifions le problème.
On est bien d'accord qu'avec une spire au secondaire, on a 1V et 1400A max ( si fils de 1.5m de 35mm² cuivre pur) , donc 1400W.
Si on augmente la tension avec une deuxième spire, on aura 2V, mais le courant qui pourra être délivré par le transfo ne sera plus que de 700A max, donc 1400W. Il ne peut pas y avoir d'augmentation de la puissance puisqu'on serait au taquet de ce que peut fournir le transfo.
Où il y a quelque chose qui m'échappe.

Le démarrage d’une voiture est unique pour une durée indéterminée. Un poste de soudure doit être capable de souder en ”continu" et en série. Généralement, on soude un point, on se décale, on resoude, on se décale, on soude ... , on change de pièce, on soude, etc...

Pour des bricolo du dimanche, quand on a besoin de souder quelques points pour un projet, n'est-ce pas suffisant?
Pour un pro qui fait de la série, fabriquer un poste à soudure par point avec un transfo de micro-onde, n'a aucun sens.

[gienas]

Bonjour à tous

... On est bien d'accord qu'avec une spire au secondaire, on a 1V et 1400A max ( si fils de 1.5m de 35mm² cuivre pur) , donc 1400W.
Si on augmente la tension avec une deuxième spire, on aura 2V, mais le courant qui pourra être délivré par le transfo ne sera plus que de 700A max, donc 1400W. Il ne peut pas y avoir d'augmentation de la puissance puisqu'on serait au taquet de ce que peut fournir le transfo.
Où il y a quelque chose qui m'échappe ...

Oui, et je vois enfin ton erreur: la puissance.

Le transfo transforme la tension mais pas la puissance. Celle-ci résulte du produit UI. Elle ne se limite pas si tu "exagères", elle monte, elle monte, ... finit par fumer si tu persistes.


De la même manière, ton branchement électrique est "payé" pour te fournir une puissance par exemple de 6kW alors que ça peut aller à 24kW. Pour t'empêcher de dépasser (de frauder car c'est plus cher), un fusible ou un disjoncteur coupe si tu débordes.

Dans ton cas, en théorie pure (en négligeant les pertes), si tu augmentes le nombre de spires ton courant augmentera, augmentera mais avec les échauffements (dus aux pertes) qui finiront par brûler quelque chose, voire couperont le disjoncteur car le courant secondaire provient du courant primaire qui lui aussi, monte en proportion.

[Max1223]

Bonsoir,
J'ai mis un peut de temps à digérer ton dernier message. A ba celle-là!!!
Effectivement tu as visé juste, je ne savais pas qu'on pouvait tirer autant de courant qu'on voulais jusqu'à la destruction d'un des éléments constitutif du transfo.

Cela chamboule un peu ce que je savais du transfo.
Dans ce cas là, la puissance (en kVA) annoncé sur un transfo, correspond à quoi ? (la puissance de sortie ? la puissance d'entrée ?)

Dans le cas d'application du transfo de micro-onde, comme on ne peut pas modifier le primaire, on peut considérer que la puissance du primaire est dimensionnée de tel sorte qu'on est pas loin du maximum de ce que peut transmettre le transfo en régime étable sans détérioration.

Du coup je ne sais pas par quel bout prendre le sujet pour un bon dimensionnement.
==> partir de ton conseil premier, faire en sorte de faire correspondre les surfaces primaire et secondaire ?

[gienas]

Bonsoir à tous

... Dans ce cas là, la puissance (en kVA) annoncé sur un transfo, correspond à quoi ? (la puissance de sortie? la puissance d'entrée?) ...

Les deux mon capitaine!

Au rendement près ces deux puissances sont égales. Pour les usages courants, le constructeur indique la puissance de sortie, celle que ”l’on achète”.

... Du coup je ne sais pas par quel bout prendre le sujet ... partir de ton conseil premier, faire en sorte de faire correspondre les surfaces primaire et secondaire? ...

Ceci est impossible en pratique. C’est possible quand la carcasse est sur la bobineuse, avec du fil émaillé, mais impossible avec du gros fil à passer à la main.

D’abord, il faut procéder à des expérimentations pour dégrossir, utiliser plusieurs fils plus fins qui sont plus ”malléables” et plus faciles à loger dans une fenêtre, et savoir se contenter d’un bricolage qui ne sera pas optimal. Quand le nombre de spires est approché (et presque connu), il faut chercher le nombre maximum de brins en parallèle à mettre pour remplir au mieux la fenêtre ce qui donnera la résistance interne de la source la plus basse et donc ce que tu peux faire de mieux.

Il faudra quand même surveiller les températures pour ne pas cuire l’émail. Tu peux mesurer le courant délivré au secondaire (ou au primaire) en passant le conducteur dans une pince ampèremètrique.

[Max1223]

Bonjour,

il faut chercher le nombre maximum de brins en parallèle à mettre pour remplir au mieux la fenêtre ce qui donnera la résistance interne de la source la plus basse et donc ce que tu peux faire de mieux.

maniper sur ces sections là, c'est pas évident ; c'est pour celui que je voulais dégrossir la bête en amont. Et la deuxième chose, c'est que je voulais voir quelle longueur et section acheter, car je ne sais pas si vous avez vu, mais le cuivre est devenu horriblement cher (d'ailleurs, il faut faire attention , car les câbles de démarrage pas cher sont maintenant avec une âme en alu dont les fils sont recouverts de cuivre).


Je rebondi sur mon post précédent :

Dans le cas d'application du transfo de micro-onde, comme on ne peut pas modifier le primaire, on peut considérer que la puissance du primaire est dimensionnée de tel sorte qu'on est pas loin du maximum de ce que peut transmettre le transfo en régime étable sans détérioration.

Même si le courant demandé n'est que de quelques secondes dans le cas d'un soudeur par point, il ne faut pas trop en demander au fil du primaire, d'autant plus que celui-ci a certainement été tout juste dimensionné ce qu'il faut pour le micro-onde.
Etant donné qu'on peut dimensionner le secondaire, la question c'est à quel moment on va cramer le primaire ?

J'ai fait un rapide calcul, la surface du primaire fait approximativement 17mmx14mm, soit 238mm². Le fil du primaire fait 1mm de diamètre et semble être en alu, en extrapolant, je devrait avoir pas loin de 238 spires de 0.8mm². (ce qui ferait à peu près 1 spire par volt)
Les spires ont une longueur moyenne haute de 30 cm ; soit une longueur totale de 72m.
Si je calcule la résistance du fil (rho(20°C) x L / S) : 27.10-9 x 72 / 0.8.10-6 = 2.4 ohms.
Et avec une petite mesure avec un multimètre (bas de gamme) donne 3ohms.
Je ne dois pas être très loin de la vérité.

J'ai calculé le courant qui devrait normalement passer dans le primaire : I = (delta U (3%) x S) / (rho 50°C x L) = 2.5A
Sur la carcasse du micro-onde en question que j'ai gardé, il est indiqué : "puissance d'entrée nominale de 1200W" ; soit pas loin de 5,5A (mais je pense qu'il faut enlever même si minime, le moteur, la lumière et le ventilateur).
J'ai tout de même un rapport x2 que je ne m'explique pas (hormis par les approximations que j'ai fait)

[gienas]

Bonjour à tous

... maniper sur ces sections là, c'est pas évident ...

Justement, je pense avoir tout dit, y compris à ce sujet. Il convient de peser et de prendre en considération toutes mes explications, les digérer, et les mettre en pratique.

Avant de se lancer dans des achats onéreux, il faut taper dans la récupération. Pas de trop gros fil émaillé impossible à travailler. Commencer par des fils fins, et les multiplier pour bobiner en multibrin. Avant de tester plusieurs spires, tester une spire et mesurer courants et tensions disponibles. Une pince ampèremètrique sera indispensable.

À toi de ”jouer” à présent. Au revoir.

[bibifikotin]

J'ai tout de même un rapport x2 que je ne m'explique pas (hormis par les approximations que j'ai fait)

Bonsoir à toi,
Que veux tu dire par là.... "j'ai un rapport de x2 " entre quoi...et quoi ?
Tu compares quoi ?
Un transfo (parfait) à la meme puissance en entrée et en sortie( juste un rappel).
Comme ce n'est JAMAIS parfait tu as les pertes ( en tous genres) entre entrée et sortie.
Bonne soirée
Le rendement n'est pas de 1/1.Certains gros transfos ont des rendements de prés de 99 %