condensateur filtrage

[jeff123]

Bonjour,

je souhaite alimenté un moteur 170Vdc 110W 0.85A.

Je dois fabriquer l'alimentation. Pour cela a partir du 230Vac je passe dans un pont de diode puis condensateur puis je hache avec des mosfet pour avoir une valeur moyenne de 170Vdc. (une PWM en fait).

Mais ma question pour calculer le condensateur il faut utiliser 0.85A du moteur ou je recalcule avec la puissance et 330V .
Etant donnée que c'est une tension hachée pendant un tres court instant au borne du moteur il y aura bien 330V(230 * racine2)pour conserver la puissance du moteur le courant baisse (en valeur max biensur pas en valeur moyenne).

Vous comprenez qu'un condensateur de 400V on cherche a prendre le moins de microfarad mais bon faut que mon moteur tourne.

Merci.
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[f6bes]

Bjr à toi,
Si tu "filtres" ton "330v", tu fais en sorte de supprimer ton hachage du à ta PWM.
Donc tu "remontes" ta tension.
Le bourin risque de ne pas apprécier.
Tu te débrouilles pour qu'en sortie de ta PWM tu es 170v MOYEN.
C'est le but du découpage.
A+

[gcortex]

I = 120/300 = 400mA

IdT=CdU

C = 0,4x8m/30 = 100µF

faut prendre des précautions pour ne pas flinguer le pont de diodes
à la mise sous tension ex dans les TV, résistance 2,2 ohms 5W

[jeff123]

merci pour les réponses, ça m'aide enormement.

f6bes je parlai du condo qui se trouve avant le hacheur.

gcortex suivant ta formule la chute de tension est de 30 Volts pendant 8 ms, c'est pas enorme ?

Je pensais prendre un condo de 470 microF.
mais si tu as raison je vais faire des economies.
est ce que tu peux me detailler ton raisonnement stp.

A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[gcortex]

détailler quoi ?
un 47µ est suffisant si tu fais varier ton rapport cyclique à 100Hz
pour compenser l'ondulation

[Tropique]

Pour choisir le condensateur, il faut se baser sur le courant d'ondulation (si on veut la valeur la plus petite possible, et qu'il n'y a pas de contrainte sur la tension d'ondulation).
Ce courant est le courant rms, qui est spécifié dans les datasheets. Ce n'est pas le même que le courant de sortie (courant moyen).
Le calcul de la valeur rms à 100Hz n'est pas trivial: il faut tenir compte de l'angle de conduction des diodes etc.
A titre d'exemple, voici une simu reprenant à peu près tes paramètres, en supposant que le total des résistances de limitation fasse 4ohms. Dans ce cas, le courant rms vaut environ 1A. Si on prend un condensateur typique en exemple:
http://edc.sanyo.com/pdf/e054.pdf
on voit que pour le modèle 100µ/350V, Iripple vaut 440mA.
Ce n'est qu'un exemple: 350V est trop court pour travailler sur 230VAC, et il faut encore appliquer des facteurs correctifs à la valeur 440mA, mais ça donne une idée. De toutes façons, même si ça passait, ce ne serait pas une bonne idée de travailler ainsi: la durée de vie standard pour le courant max spécifié est généralement de 2000h, ce qui n'est pas énorme.
En plus, il faut tenir compte du courant de la charge pour calculer le courant rms total. Pour la simu, c'est un courant invariant dans le temps qui a été utilisé, et qui n'ajoute pas de contrainte supplémentaire.
Un hacheur va ajouter son propre courant d'ondulation, qui doit également être calculé et inclus dans le calcul total.
A priori, il s'agit d'un courant non corrélé à l'ondulation 100Hz, et qui peut être calculé séparément, puis ajouté avec une somme quadratique.
Il est clair que le condensateur choisi en exemple est tout à fait insuffisant.

[jeff123]

Bonjour,

Merci tropique pour la simulation (tu l'as fait sur quel soft stp) moi j'ai voulu le faire sur qucs mais je n'y arrive pas.
On voit bien que 100 µF c'est trop faible comme valeur.

En essayant de faire un calcul approximatif plus pratique que theorique ça me donne ça.
En fait je vais realiser une fréquence de 20Khz pour mon PWM 'pour le bruit) j'espere que les mosfet ne vont pas chauffer lié a la fréquence. Mon rapport cyclique donne environ 50%.

En fait j'ai besoin d'un condo seulement lorsque le 230 V descend en dessous de 170V(tension nominale du moteur) ça represente environ 1/3 de la periode 50Hz. Donc 6 ms. On va prendre une chute de tension de 10 Volts pour le condo. (vraiment arbitraire)

C= 0.7 * 6ms / 10 = 420 uF (j'ai pris 0.7 pour le courant parce qu'il faudra bien qu'il me les fournisse a un moment donné)

Voila ça me donne un condo a 470uF normalisé.

Sur le net j'ai lu qu'en pratique on utilise 500 uF pour 500mA de consommation et 1000 uF pour 1A dans une alim PWM.

gcortex c'est le detail de ta formule comme je viens de faire que je te demandais (pourquoi tu choisis 8 ms et 30 Volts).

Voila mon calcul est un peu barbare mais se rapproche je pense de la réalité.

Merci a tous. J'espere avoir de vos commentaires.

[Tropique]

Le soft est LTspice, dispo gratuitement chez Linear Technology.
100µ, c'est un peu court, mais ce n'est pas nécéssairement impossible: en mettant une résistance plus forte en amont du pont de diode, 15 ohms p.ex., en prenant un condensateur spécial "high ripple", et en mettant une self pour filtrer l'ondulation à 20KHz, ce serait vraisemblablement possible.
Bien sûr, ça aurait l'inconvénient d'une dissipation assez élevée dans la résistance et d'un fonctionnement un peu proche des limites.
Il vaut mieux prendre une valeur plus confortable, 470µ est probablement un peu généreux, avec 220µ ça devrait passer, mais il faut vérifier en se basant sur la datasheet du condo.

Ta méthode de calcul est incorrecte: elle supposerait une ondulation énorme aux bornes du condo, plus de 150V, ce qui n'est pas possible avec un électrolytique.

Si tu supposes que ton rapport cyclique est de 50% et que l'inductance du moteur est suffisante pour que le courant ne varie pas pendant le Ton, le courant rms imposé par le hacheur au condensateur sera de 425mA, disons 500 pour arrondir, plus les 1.1A à 100Hz, ça fait 1.2Arms.
Chez Sanyo, le 220µ/400V tient 1.64Arms, ça devrait donc aller:
http://edc.sanyo.com/pdf/e_alm/PE-HC.pdf
A vérifier en détails, bien entendu, en appliquant les facteurs multiplicatifs, et en refaisant une simu avec les 220µ, qui vont générer un courant de ripple plus élevé.

[gcortex]

On voit bien que 100 µF c'est trop faible comme valeur

On voit bien que c'est largement suffisant

si tu fais varier ton rapport cyclique à 100Hz pour compenser l'ondulation

[Tropique]

L'idée peut sembler attractive sur le plan théorique, mais en pratique, ça va être plus difficile: pour soulager le condensateur, il ne suffit pas de tirer du 100Hz en opposition de phase grâce à la charge. Le courant a une forme impulsionnelle, et ce qui cause sa valeur rms élevée, ce sont les harmoniques.
Il faudrait donc moduler le rapport cyclique pour reproduire ça, autrement dit, avoir un rapport proche de 100% pendant la conduction des diodes, et proche de 0 le reste du temps.
Cela transmettrait le problème vers le moteur, dont le courant rms deviendrait plus élevé, sans compter la génération de couples pulsatoires non-présents si le découpage est fait proprement.
En fait, si on suit cette voie, il vaut mieux la suivre jusqu'au bout, et faire le découpage directement à 100Hz, en se passant totalement de condensateur. C'est aussi une option, mais c'est différent.

[gcortex]

proche de 0 le reste du temps

90% @ 280V
79% @ 320V

[Tropique]

90% @ 280V
79% @ 320V

Démonstration?

[gcortex]

Démonstration?

Us = alpha.Ue = constante

[Tropique]

Cette condition, si elle était exprimée correctement, permettrait juste d'assurer que le moteur voie une fém équivalente constante. Dans ce sens, elle permettrait de compenser la tension d'ondulation, ou toute autre variation, de n'importe quelle origine.
Par contre, elle ne fait rien pour diminuer le courant rms dans le condensateur, au contraire. Si c'est un électrolytique, il explosera rapidement, et il est plus avantageux d'en augmenter la valeur plutot que de mettre un type non-polarisé qui pourrait résister.

[gcortex]

Si c'est un électrolytique, il explosera rapidement

Pourtant les alimentations à découpage et variateurs de fréquence durent des années avec des valeurs identiques (1µF/Watt)

[gcortex]

il est plus avantageux d'en augmenter la valeur

là tu me surprends :

C élevé -> faible ondulation -> charge très courte -> valeur rms élevée

[Tropique]

Pourtant les alimentations à découpage et variateurs de fréquence durent des années avec des valeurs identiques (1µF/Watt)

Des exemples de pratiques douteuses ne doivent pas remplacer des règles d'engineering correct. Et pour produire du matériel correct et fiable, on ne peut pas se contenter de règles simples de type xµF/watt, il faut faire le calcul complet. Dans les équipements électroniques actuels, les alims à découpage sont très souvent à l'origine d'un manque de fiabilité, et ce n'est pas par hasard.
Pour les alims de moyenne et grosse puissance, il y a un PFC, qui permet de moins stresser le condensateur, et on voit dans ces cas là des valeurs de 1 à 1.5µF/W. Pour des alims de petite puissance sans PFC, on est plutot vers les 2µF/W.
Il y a une exception notable: les lampes économiques, où le condensateur est minimaliste, mais elle ne sont pas particulièrement réputées pour leur fiabilité.
Même en appliquant la règle de 1µ/W, il faudrait dans ce cas-ci 120µF, et je l'ai précisé, si on augmente la résistance série du pont de diodes et que l'on choisit un modèle de condensateur "high ripple", ça doit être possible, même si ce n'est pas conseillé. Par contre, 47µ est clairement insuffisant.
En principe, pour cette puissance il faudrait un PFC, mais je suppose que jeff n'a pas trop envie de se compliquer la vie avec ça.

là tu me surprends :

C élevé -> faible ondulation -> charge très courte -> valeur rms élevée

Le courant rms augmente effectivement avec la valeur du condensateur, mais moins vite que le courant maximum autorisé pour ce condensateur. En augmentant sa valeur, on peut donc revenir dans les limites autorisées.

On peut adopter une stratégie totalement différente: mettre un condensateur de valeur très faible, juste suffisant pour que les creux de l'ondulation ne descendent pas sous 170V. Il faut alors un condensateur plastique, mais ça pourrait être avantageux, d'autant plus que le courant d'entrée serait moins déformé et permettrait peut-être de se passer de PFC. Mais pour un seul exemplaire, ça ne vaut pas tellement la peine de se torturer les méninges, il est plus simple de mettre un électrolytique de valeur suffisante pour éviter les mauvaises surprises à plus ou moins long terme.

[gcortex]

merci pour tes explications
un chimique 400V est donc plus fragile qu'un chimique 25V ???

[Tropique]

Plus fragile?
A priori, non, et en première analyse, ce serait même apparemment le contraire:
Si on compare chez Sanyo le 47µ/25V dans la série ME HC (basse tension) avec le 47µ/400V de la série ME HPC (haute tension):
http://edc.sanyo.com/pdf/e053.pdf
http://edc.sanyo.com/pdf/e054.pdf
On voit que le 25V ne tient que 90mA de ripple, comparé à 270mA pour le 400V.
Mais bien entendu, le 400V est plus volumineux...
Difficile de faire des comparaisons sensées. Faut-il prendre en compte le produit CV volumique, l'énergie stockée volumique..?

Si on fait des calculs de dimensionnement basés sur le pourcentage d'ondulation en tension, on arrive à des valeurs absolues de tension d'ondulation très fortes pour les hautes tensions, ce qui veut dire à valeur égale, un courant d'ondulation plus élevé pour ces hautes tensions. Et le courant supporté par ces condensateurs haute tension est plus élevé, il y a donc une certaine cohérence, mais pas au point de pouvoir reprendre les mêmes taux d'ondulation en basse et haute tension: pour une alim très basse tension, de quelques volts, un taux d'ondulation de 30% sera généralement acceptable.
Si on essaye d'appliquer ce même taux à un condo de 400V, il ne survivra pas longtemps, donc à ce point de vue on pourrait dire qu'il est plus fragile.
Mais justement, le but des spécifications et des calculs est d'arriver à une fiabilité uniforme, quelque soit la tension.

[gcortex]

de quelques volts, un taux d'ondulation de 30% sera généralement acceptable.
Si on essaye d'appliquer ce même taux à un condo de 400V, il ne survivra pas longtemps

oui c'est ce que je voulais savoir
cad une comparaison à puissance identique
100µ 400V et 1000µ 40V

merci

[gcortex]

EDF aurait dû passer de 127 mono à 220 tri !!

[Tropique]

oui c'est ce que je voulais savoir
cad une comparaison à puissance identique
100µ 400V et 1000µ 40V

merci

Attention, ces deux cas n'ont pas nécéssairement une puissance identique: ils ont le même produit CV, de 40mC, mais ce n'est pas pareil. Le 100µ/400V stocke une énergie de 8J contre seulement 0.8J pour l'autre. Et l'énergie totale statique stockée n'est probablement pas encore le mot de la fin. Ce qui importe probablement plus, c'est l'énergie échangée à chaque cycle, donc la différence entre l'énergie stockée quand l'ondulation est à sa crête, et celle quand elle dans un creux. Ca traduit mieux le "travail" que doit fournir le condensateur pour faire le filtrage.

[gcortex]

en effet tension 10x plus faible =
- ondulation 10x plus faible
- courant 10x plus fort
donc capacité 100x plus grande...

à puissance identique, les capa 400V ne sont pas plus compactes ?

[Tropique]

en effet tension 10x plus faible =
- ondulation 10x plus faible
- courant 10x plus fort
donc capacité 100x plus grande...

à puissance identique, les capa 400V ne sont pas plus compactes ?

Vu sous cet angle, oui. C'est d'ailleurs un facteur qui contribue à rendre les alims à découpage plus compactes que celles avec un transfo basse tension.
Mais, comme je l'ai dit dans les posts précédents, il faut être prudent dans la manière de faire des comparaisons. Il y a beaucoup de facteurs à prendre en compte.

[gcortex]

merci pour toutes ces précisions

[jeff123]

Bonsoir,
vous etes une vraie mine d'information en peu de temps j'ai appris beaucoup.
Je pense que je vais partir sur les 220uf.
Je vais essayer de simuler ça.
En tout cas avant je regardais seulement le prix pour les condos maintenant je sais un peu plus ce qu'il faut regarder sur deux capacités identiques.

Merci beaucoup.