Bonsoir à tous !
Dans le cadre de mon TIPE sur le bilame du disjoncteur magnéto-thermique, j'aimerai savoir si il existe une quelconque relation ou méthode pour lier l'intensité qui parcourt le bilame et la température atteinte par celui-ci.
J'avais dans l'idée de faire une étude thermodynamique du système, est-ce un bon choix ?
Mon but final étant de déterminer les métaux à utiliser pour le bilame en fonction du calibre du disjoncteur.
Merci pour vos lumières !
Bonjour,
C'est dans quelle filière ?
Quel est le principe du disjoncteur thermique ?
d'où vient "l'effet thermique" ?
Conclusion ?
Il me semble qu'on fait ce genre de calculs en milieu d'année ; regarde sujets de concours et exercices qu'aura plaisir à te fournir Mme ton professeur de physique : on en trouve pas mal sur la fusion d'un fusible traversé par un courant supérieur à son courant de destruction.
Il me semble que les métaux à choisir ont bien peut à voir avec le calibre du disjoncteur : en seront plutôt fonction les dimension du bilame.
Dernière modification par Antoane ; 12/10/2011 à 22h16.
Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.
Bonjour, je suis en TSI, Technologies et Sciences Industrielles.
Je connais le principe du bilame, et je suppose que "l'effet thermique", c'est que le bilame chauffe lors du passage du courant, ce qui provoque sa déformation lorsque le courant qui le traverse est trop élevé.
Mais toujours pas d'exercices de fait ou de cours a ce sujet, mis a part une ou deux études thermodynamiques concernant la température de résistances, est il possible d'appliquer une méthode similaire pour avancer dans mon problème ?
Cordialement,
Romain.
Je ne connais pas trop la TSI, mais il me semble que c'est des PT (nous) que vous êtes les plus proches. De là : faire des calculs thermodynamiques pour mettre en relation courant et seuil de déclenchement n'a pas grand intérêt (moi, je les aurais pas fait, ou alors pour le plaisir), il vaut mieux le faire par expérimentations successives et corréler dimensions des bilames, courants et temps de déclenchement.
Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.
Bonjour
La grandeur qui lie "l'intensité qui parcourt le bilame et la température atteinte par celui-ci" : capacité thermique du bilame (énergie divisée par capacité thermique).
L'étude thermodynamique me parait bonne...mais Antoane a raison je pense que l'on joue plus sur les dimensions du bilame que sur les métaux employés.
Au revoir
il me semble que la longueur de lame et la même, et qu'il faille 2 métaux différents afin qu'ils aient un coefficient de dilatation différent
Yep : longueur identiques, mais largeurs et épaisseurs fonctions du courant de déclenchement pour faire varier puissance dissipée et pertes de chaleur.
Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.
Merci de votre aide
Donc il me reste a déterminer la largeur et l'épaisseur des lames métalliques si je veux dimensionner mon bilame pour un courant donné.
Mais dans mes calculs, pour obtenir la température du bilame lorsqu'il est traversé par le courant nominal du disjoncteur, la résistance thermique et électrique des deux lames intervient, ce qui me bloque puisque ces résistances dépendent des dimensions des lames, dimensions que je cherche bien sûr a exprimer... (J'utilise le principe de l'effet Joule et la loi d'Ohm thermique)
Je me retrouve donc coincé, existe-il une autre méthode pour calculer la température de la lame a courant donné qui ne ferait pas intervenir les résistances des métaux ou une méthode de calcul des résistances thermiques et électriques qui ne ferait pas intervenir les dimensions des lames ?
Merci.
Bonjour,
Je ne vois pas comment tu pourrais faire le calcul en te passant des surfaces de dissipations d'énergie, sauf en supposant qu'il n'y a pas de dissipation d'énergie (c'est pas stupide).
En revanche, sans faire entrer en jeu la capacité thermique de la lame... je vois vraiment pas.
Néanmoins (je me répète) : le calcul me parait tout à fait superflu et devrait être remplacé par une séance de TP car :
- Tu es en TSI * ;
- c'est moins précis qu'un passage par l'atelier.
* : à ce propos :
Un centralien, un polytechnicien et un gadzarts doivent construire un pont.
Le centralien construit un pont : celui-ci s'écroule, sans que le gars ne sache pourquoi.
Le polytechnicien construit un pont : le pont s'écroule, mais l'X, il sait pourquoi.
Le gadzarts construit un pont : celui-ci tient, il ne sait pas pourquoi, mais il tient!
Dernière modification par Antoane ; 17/10/2011 à 21h34.
En dehors de l'aspect calcul thermique, comment fais-tu le calcul de la déformation et de la force exercée sur le déclencheur.
La déformation du bilame à vide ou sous contrainte ne sera pas la même.
Donc je pense qu'il faut tout d'abord partir de l'amplitude de déformation et de l'effort à exercer.
Après, il est certain qu'une approche itérative sera requise.
De plus l'échauffement lent ou l'échauffement adiabatique (sur une impulsion de courant de moins de 300ms par exemple) ne donneront pas le même courant de déclenchement. En suivant ce dernier raisonnement on voit qu'il existe un faisceau de solution possible pour une même valeur de déclenchement selon que l'on souhaite une immunité plus ou moins grande au apples de courant (Les fameuses courbe A, B, D etc des disjoncteur).
Il faut donc faire intervenir également la masse de matière utilisée et sa chaleur spécifique.
Houlà, je suis en train de me perdre !
Pour l'effort a appliquer sur le déclencheur, je pensais le négliger puisqu'il ne fait que libérer le mécanisme qui lui s'occupe de couper mécaniquement le circuit.
Je pensais ne tenir compte que du rayon de courbure du bilame.
Une fois ce rayon de courbure connu (donnée constructeur que je compte obtenir), je devrais pouvoir obtenir l'épaisseur des lames métalliques a condition que je connaisse la température a chaud (a courant nominal) du bilame.
Mon souci est d'exprimer la température indépendamment de la largeur ou de l'épaisseur du bilame, mais je craint que cela ne soit impossible
Antoane, qu'entends-tu par "Néanmoins (je me répète) : le calcul me parait tout à fait superflu et devrait être remplacé par une séance de TP" ? Tu penses que je devrais prendre un bilame d'un disjoncteur, y faire passer le courant nominal et mesurer le rayon de courbure ainsi que sa température ? Faire par exemple plusieurs essais sur le même bilame et faire la moyenne des résultats pour la température et le rayon de courbure et les utiliser dans ma démarche de calcul des dimensions du bilame serait-il une bonne idée pour mon TIPE ?
Merci de votre aide
Les disjoncteurs de ta baraque sont magnéto-thermiques :
- Une partie magnétique : le courant passe dans la bobine d'un électro-aimant qui actionne le disjoncteur si ce courant dépasse un certain seuil.
C'est très rapide (quelques dizaines de ms), pas très précis, et généralement réglé à une valeur beaucoup plus élevée que ce qui est écrit sur le disjoncteur, car une charge (mettons une ampoule) qui consomme 1A en nominal va souvent consommer beaucoup plus à l'allumage, donc il faut éviter que ça saute. La partie magnétique protège contre les court-circuits principalement (là, y'a pas besoin de précision vu que le courant est énorme, juste de vitesse).
- Une partie thermique avec un bilame
Le courant chauffe le bilame, si le courant est trop élevé, le bilame déclenche le disjoncteur. C'est pas très précis non plus, et lent (il faut le temps que le bilame chauffe) donc ça ne claque pas lors d'une surcharge courte (allumage d'une ampoule) mais ça détecte une surcharge modérée, mais longue (exemple : on consomme 15A sur un disjoncteur de 10)
http://goeuryr.free.fr/notice/disjoncteur2.pdf
page 5 => regarde la courbe
tu vois que la courbe a 2 parties :
- pour I > 5 In (donc 50A pour un disjoncteur de 10) ça déclenche en 10 ms (c'est le magnétique qui est donc réglé entre 5 et 10x le courant nominal)
- pour I < 5 In c'est le thermique, on voit que le temps de déclenchement varie beaucoup en fonction de l'intensité
Ton problème c'est que tu vas devoir faire plein d'hypothèses, et c'est ça la partie principale de ton boulot.
1) la puissance dissipée dans le bilame : facile, prends 2 barres séparées de métaux différents aux bonnes dimensions (les 2 parties du bilame) et mets aux bornes de chacune la même tension V. Calcule la résistance de chaque barre et le courant qui passe dedans. Mets les 2 barres côte à côte comme deux résistances en parallèle sur un schéma. Déduis-en qu'en chaque point des 2 barres à la même position sur l'axe des barres, la tension est nulle, donc que les deux barres soient en contact ou pas ne change rien au calcul. Tu as donc la résistance et la puissance dissipée en fonction des dimensions.
2) la capacité thermique du bilame = masse * capacité thermique massique
3) la température du bilame : tu ne peux pas la calculer puisqu'elle dépend des déperditions de chaleur à travers le boîtier et de la température ambiante. Tu peux modéliser le boîtier par une résistance thermique (comme un dissipateur de transistor), mais il a aussi une capacité thermique, etc.
le 2) permet de calculer l'échauffement sur un temps très court, le 3) sur un temps très long, entre les deux c'est inutile de calculer, tu n'as pas les données...
4) mouvement du bilame
tu peux éventuellement t'amuser à calculer de combien le bilame se plie en fonction de sa température, mais ça ne sert pas à grand chose puisque ça ne te donnera pas la force qu'il va exercer sur le mécanisme qui déclenche le disjoncteur ; je ne sais pas si tu peux la calculer en TSI puisque c'est un problème compliqué de résistance des matériaux, car le machin se déforme. En plus, la plupart du temps il a une forme complexe pour créer un hystérésis et un déclenchement bien "sec" comme un microswitch.
mms2.ensmp.fr/mms_paris/bonus/Poly_mms.pdf (page 179 merci google)
comme tu le vois c'est un exo de l'école des Mines, donc si tu y arrives en TSI, tu as toutes les félicitations du jury, mais tu devrais plutôt faire des mesures sur un disjoncteur désossé, ce sera plus pertinent.
Dernière modification par bobflux ; 18/10/2011 à 10h46.
Slt Krashtaist
Je suis en STI électrotechnique et ton sujet m'intéresse beaucoup j'aimerais savoir si tu pouvais m'envoyer ton TIPE pour voir un peu en quoi consiste le principe du TIPE car j'aimerais poursuivre mes études en prépa TSI. Je n'ai pas trouvé le moyen d'envoyer des messages en privé donc j'effacerais ce message après.
Bonne journée !
Bjr à toi et bienvenue sur FUTURA,,
Tu n'as pas "qualité" pour effacer les messages (tu ne pourras pas le faire)
Pour envoyer un message privé clique sur le nom de celui à qui tu veux t'adresser,
une fenetre s'ouvre et tu cliques sur " message privé" et tu rédiges ta demande.
J'ai un doute que tu obtiennes une réponse, la discussion datant de 2011.
Mais ça coute rien d'essayer.
Bonne journée
