Energie admissible dans une résistance de décharge

[inviteace2f602]

Bonjour,

Je vous soumets la problématique suivante:

Une résistance de décharge R est utilisée pour décharger un banc de condensateur C en fin de test sur un équipement de puissance.
La valeur de résistance a été calculée, comment faut-il choisir le type de résistance (puissance ??) qui pourra dissiper une énergie E durant un instant très court ???
Les fabricants de résistances ne spécifient pas le dE/dt que peut supporter une résistance durant un très court instant.
(Je suis parti sur une résistance du fabriquant Arcol HS50)

R=50ohms
C=4mF
Temps de décharge souhaité : 1.5s
E=845J (1/2*C*U*U)
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[f6bes]

Bj rà toi,
Déchargé un condo de 4 uF sous 12 v, c'est pas pareil que le meme condo capable de tenir et d'etre chargé à 1000 v.
L'énergie à diisiper est loin d'etre la meme.
Pour ta puissance faut connaitre la tension.

A+

[invite4b61c3b1]

le temps de décharge d'un condensateur et "tau"
avec tau = RC pour une décharge compléte de ton condo il faut dison 5 tau 98%.
5x0.004x50=1
tu aurra donc avec tes valeur une décharge en 1s
ensuite pour connaitre la puissance que va dissiper ta résistance il connaitre la tension a laquelle est charger ton condo
puissance = la tension au carré divisé par la valeur de ta résistance
P=(U^2)/50

[inviteace2f602]

Bonjour,
Merci pour les indications mais cela ne répond pas à ma question.
E=845J (1/2*C*U*U) avec U=650V et C=4mF

P=U*U/R=8450W
Je ne vais pas mettre une résistance de 8.5kW!!!!!

D'ou l'objet de ce post, comment peut-on dimensionner une résistance en puissance sachant qu'elle va dissiper certe une energie de 845J durant un très court instant (1 à 1.5s)?????

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite4b61c3b1]

dans se cas la il faut que tu augmente ta valeur de résistance pour diminuer la puissance quelle dissipe mais en augmentant sa valeur tu augmente aussi le temps de décharge tu na pas trop le choix ( a ma connaissance) en méme temps avec une tel tension et la valeur de ton condensateur qui sont énorme il et normale que tu est beaucoup de puissance a dissiper.
essai de mettre plusieurs résistance en série pour divisé ta tension et donc la puissance a dissiper ( exemple 7 résistance de 10ohm 650/7=93v P=(93*93)/10=862w

[inviteace2f602]

Mais même dans ton cas, je pense que c'est surdimensionné,en utilisant 7 résistances de 862W chacune!

Intuitivement je dirai qu'une résistance de 50ohms et de puissance 50...100W devrait suffir pour dissiper cette energie.
Ce qu'il me manque c'est un calcul qui pourrait justifier cette intuition....
Ou avoir plus d'informations sur le comportement d'une résistance lors d'une décharge brève mais d'energie élevée.

[invite4b61c3b1]

je pense que tu ne te rend pas compte de la valeur de ton condensateur 4mF (qu'elle taille a t'il?) et de la tension que tu lui applique 650V???
il y a des loi physique qui résice tout sa et qq que soit ton intuition si tu veut utiliser une résistance de 100W, R=(U*U)/P=4.3kOhm
avec un temps de décharge environ 17secondes est c'est tout.

[Tropique]

Hello,

Il y a des résistances qui sont adaptées à la dissipation de puissances de crête importantes, et ces résistances ont des spécifications de puissance impulsionnelle. Voir ceci p.ex.:
http://www.irctt.com/file.aspx?produ...type=datasheet
Sinon, il est éventuellement possible d'évaluer l'élévation de T° en faisant quelques simplifications (conditions adiabatiques, corps homogène), mais ça ne donnera qu'une idée, et il ne faut certainement pas viser le T°max de la résistance, compte tenu des conditions, il faudrait plûtot rester à 10% ou dans ces eaux là. Il y a peut-être certains modèles qui sont spécifiés en I²t également.
Mais de toutes façons, il vaut mieux choisir un modèle qui spécifie explicitement ce mode de fonctionnement dans la datasheet, c'est beaucoup plus sûr.
A

[inviteace2f602]

Il s'agit d'un banc de condensateurs: mise en parallèlle de plusieurs condensateurs de 680uF.
Le phénomène en question est la décharge d'une capa équivalente. il s'agit d'un phénomène transistoire.
Ton raisonnement qui était le même que celui que j'avais au départ se base sur un phénomène continu, hors dans mon cas il s'agit d'un transitoire.

A mon avis, il faudra raisonner sur un point de vue thermique. Une résistance est un composant qui va dissiper de la chaleur, tout dépendra de sa capacité thermique Cth et de sa résistance thermique Rth pour pouvoir déterminer si on va atteindre ou non la température maximum admissible du composant durant le transitoire.
Mais contrairement aux fabriquants de semiconducteurs, les fabriquants de résistances ne donnent pas souvent ces informations!
En conclusion, je suis OK avec toi sur tes calculs par contre je pense que c'est surdimensionné.

PS: En utilisant des calculs de Rth et Cth on peut estimer la température de jonction d'un semiconducteur durant un transitoire en connaissant la puissance injectée, tant qu'on n'a pas dépassé cette Tjmax il n'y pas de risque d'emballement thermique.

[inviteace2f602]

Merci Tropique pour les infos

[inviteace2f602]

Pour infos Jack12, j'ai effectué le test:

U=650V
R=50ohms (100W)
C=4mF

Le banc de capa se décharge en une seconde environ. La résistance ne chauffe pas du tout!!
Elle est surdimensionnée! Mon intuition était bien bonne...

D'ou l'objet de mon topique: Comment calculer précisément la puissance de la résistance de décharge nécessaire pour décharger un banc de capa???
Le calcul de puissance effectué dans le cadre d'un régime continu fournira une valeur trop importante....

Salutations!

[yvan30]

Bonjour
Si comme moi tu ne maîtrises pas le calcul intégral.
La tension aux bornes de la capa évolue suivant la loi
V = V0 . e^-(t/RC)
à chaque instant le courant dans la resistance est I = V/R, et la
puissance P = V.I
Tu fais le calcul toutes les 1/10 de seconde.
Ci joint le pourcentage de la tension aux bornes de C en fonction du rapport t/RC

t/RC...... % Vo
0...... 100,0 à t = 0, V = 100% de la tension, I est maxi
0,1...... 90,5
0,2...... 81,9
0,3...... 74,1
0,4...... 67,0
0,5...... 60,7
0,6...... 54,9
0,7...... 49,7
0,8...... 44,9
0,9...... 40,7
1...... 36,8 à t = RC, V =36,8% de la tension, I = 0,368 .V0/R
1,1...... 33,3
1,2...... 30,1
1,3...... 27,3
1,4...... 24,7
1,5...... 22,3
1,6...... 20,2
1,7...... 18,3
1,8...... 16,5
1,9...... 15,0
2...... 13,5 à t = 2RC (13,5% de la tension, I = 0,135 .V0/R)
2,1...... 12,2
2,2...... 11,1
2,3...... 10,0
2,4...... 9,1
2,5...... 8,2
2,6...... 7,4
2,7...... 6,7
2,8...... 6,1
2,9...... 5,5
3...... 5,0
3,1...... 4,5
3,2...... 4,1
3,3...... 3,7
3,4...... 3,3
3,5...... 3,0
3,6...... 2,7
3,7...... 2,5
3,8...... 2,2
3,9...... 2,0
4...... 1,8à t = 4RC (1,8% de la tension, I = 0,018 .V0/R)

[yvan30]

5 minutes trop tard:
Texte du début du post précédent
Bonjour
Je pense qu'il faut passer par l'énergie.
Si la resistance dissipe sa Pmax en continue, chaque seconde l'NRJ quelle reçoit est Pmax . 1seconde = "Pmax" Joules
Il est évident qu'elle peut recevoir 2Pmax mais durant 1/2 seconde, au final elle a reçu "Pmax" joules
En fait il faut faire un calcul intégral dP/dt = dV^2/Rdt (ou peut être dt^2) mais....ché pus

[inviteace2f602]

Bonjour,

Merci pour l'info mais j'avais déja effectué le calcul de la tension instantanée aux bornes de la résistance.


v(t) = Vmax . e^(-t/RC)
i(t)=Vmax/R.e^(-t/RC)
p(t)=i(t).u(t)

Je me suis même amusé à calculer l'intégrale de la puissance entre 0 et l'infini pour obtenir l'énergie totale, et je tombe sur E_total=1/2.Vmax^2

Mais au final je ne sais toujours pas comment dimensionner correctement par le biais d'un calcul la puissance de la résistance que je vais utiliser pour la décharge!

[yvan30]

Bonsoir
Je pense que c'est l'éternel problème de la baignoire que l'on rempli et qui fuit.
Le calcul de l'énergie donné à la resistance par la décharge du condensateur est dissipé sous forme de chaleur par la resistance, qui n'est pas isolé dans l'espace, a son tour elle échauffe l'air ambiant.

A chaque instant elle reçoit de l'énergie mais en cède aussi, c'est cette équadif qui faut résoudre.

Comme dit plus haut il faut aussi passer par un calcul de type température de jonction avec
la resistance thermique de la resistance (si elle est homogène)
le coefficient d'échange avec l'air...

Ou bien plus simplement
On par de l'NRJ contenu dans la capa et on divise par le temps cela donne la puissance...

[yvan30]

Bonjour,
Je me suis même amusé à calculer l'intégrale de la puissance entre 0 et l'infini pour obtenir l'énergie totale, et je tombe sur E_total=1/2.Vmax^2

Un truc me surprends, l'NRJ totale ne dépends pas de la capa, je suis comme la fosse...














septique

Il doit y avoir plus d'énergie dans une capa de 1 farad que dans une de 1 µF non!

[inviteace2f602]

Excuse moi j'ai oublie le "C" dans ma formule:

E_total=1/2.Vmax^2 .C => 1/2CU^2

Plus la capacité est importante, plus le condensateur enmagazine de l'energie électrique...
L'énergie dépend bien de la capacité

[yvan30]

Bonjour
Ah cela me rassure.
Excuse moi pour avoir dit
Si comme moi tu ne maîtrises pas le calcul intégral.
Car cela n'est ton cas.
L'énergie que doit dissiper la résistance est celle du condensateur.
soit 1/2 x 4^10^-3 farad x 650 ^2 = 845 j, en 1,5 s cette NRJ donne une puissance de 563 Watt, alors que dans ton expérience la resistance ne chauffe même pas, cela me dépasse.

[inviteace2f602]

Salut Yvan30

Oui effectivement cela me dépasse aussi.
Mais je suis persuadé que la compréhension de ce phénomène est uniquement thermique. En effet, la constante de temps thermique de la résistance doit être supérieure à 1.5s, elle n'a donc pas le temps de s'échauffer, donc aucun risque d'emballement thermique du composant.

Par contre 563W injecté dans une résistance de 100W durant 7s, je persuadé que la résistance sera chaude!

[BastienBastien]

Bonjour,

donc aucun risque d'emballement thermique du composant.

Je ne pense pas que l'on puisse, dans le cas d'un résistor, parler d'emballement thermique. L'emballement thermique d'un transistor, c'est lorsque celui-ci se met à conduire plus, parce qu'il chauffe, et donc conduit encore davantage, car il chauffe et ainsi de suite jusqu'à ce la température de jonction maximale ait été atteinte.

Par contre 563W injecté dans une résistance de 100W durant 7s, je persuadé que la résistance sera chaude!

Si la manipulation doit être faite de façon répétée, ou même, dans le cas le plus hard, à la chaine, alors ça fait pas une marge confortable pour ce petit résistor et je suis pas certain qu'il résiste longtemps.

+

[inviteace2f602]

Hello,

Voici la définition de l'emballement thermique:

Définiton du mot EMBALLEMENT THERMIQUE, Crash analogue à celui de la mémoire virtuelle appliqué aux systèmes de refroidissement, lorsque la production de chaleur dépasse les capacités de traitement du système et fini par s'accumuler excessivement

Il n'est pas spécifique aux transistors...

A+

[BastienBastien]

Hi,

Ah ok. J'avais tendance à associer "emballement thermique" et "effet boule de neige". Merci beaucoup !

+

[PA5CAL]

Bonsoir

Le choix de la résistance pour une utilisation en mode impulsionnel et en surcharge est un problème surtout thermique, qui repose sur les données du constructeur (résistances thermiques, capacités calorifiques, tenue aux chocs thermiques, etc.).

La datasheet de la résistance que tu cites (Arcol HS50) ne donne pas ces indications (excepté T_max=200°C), mais en revanche elle suggère de se rapprocher du constructeur pour les obtenir :

ARCOL will be pleased to advise and to provide further information on the following subjects:
- HS resistors for pulse applications
- Maximum overload
- ...

MAXIMUM OVERLOAD Please consult the factory for assistance concerning your particular overload application.

[inviteace2f602]

Hello,

Oui effectivement c'est ce que j'avais vu dans la datasheet.

J'en conclu qu'il est souhaitable d'avoir une vision large concernant la compréhension de certains phénomènes physiques et ne surtout pas se précipiter sur sa calculatrice!

Merci

[yvan30]

Bonsoir Karym77

Dans ce site, peut être une aide

Physique
Exercices corrigés de Thermique
Mise en équilibre thermique d'une résistance

http://www.rouxphi3.perso.cegetel.net/index.html

[inviteace2f602]

Bonjour,

Merci pour le lien, très intéressant...