Fabrication d'un Tube à Passage de Courant

[inviteafb3d5dc]

Bonjour à tous,
Je souhaite concevoir un tube à passage de courant à partir d'une alimentation 24V.

Le tube à chauffer est en inox ep 2mm. Il va être alimenté de part et d'autre par une batterie 24V conséquente et je souhaite dégager une puissance de chauffe comprise entre 1500 et 2000W.
J'ai eu comme info que le fonctionnement de ce genre de système est le suivant :
Le tube est mis en court-circuit franc, mais une électronique de puissance de type PWM permet de hacher le courant pour ne faire passer que l'ampérage nécessaire à l'effet joule désiré.

Voila tout ce que je sais.
Mes questions :
Est-ce que mon système devra bien fonctionner comme on me l'a expliqué ?
-Si oui comment le concevoir (qu'est-ce que je dois acheter, fabriquer...) ?
-Si non, ou si il existe une meilleure méthode pour avoir l'effet joule que je souhaite, comment faire ?

Merci pour votre aide
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[inviteede7e2b6]

tu ne confondrait pas avec un chauffage à induction ?

car , tel que tu le décris , le rendement du bousin sera calamiteux !

[inviteafb3d5dc]

Non je ne pense pas confondre...
C'est le tube en lui même qui fait effet joule.

http://www.trs-online.com/joule.php

C'est utilisé notamment dans les fabriques de chocolat, lorsque celui-ci passe d'un poste à un autre à travers des tubes, ceux-ci sont chauffés avec cette méthode pour ne pas que le chocolat fige dans les tuyaux.

Quand au rendement, je ne pense qu'il soit si calamiteux que ça : tu ne laisse passer que 2000W avec le PWM, tu auras environ 2000W de résistif, à moins que je me trompe ? C'est ce que j'ai cru comprendre en lisant l'article que j'ai mis en lien.

[invite01fb7c33]

Pour aller plus loin, il faudrait connaitre le diamètre intérieur dont tu as besoin et ce que tu veux faire passer dedans.

[A voir en vidéo sur Futura]

[bobflux]

Le lien posté plus haut est très bien fait.

En gros, on utilise un transformateur pour abaisser la tension et augmenter l'intensité, exactement comme dans un pistolet à souder.

À quoi va servir ce tube ?

[invite936c567e]

Bonsoir

Pour débiter les 2000W en permanence sous 24V, il faut déjà que tu trouves la batterie capable de supporter un tel traitement sans exploser ni mourir après seulement quelques cycles d'utilisation. Que comptes-tu utiliser ?

[inviteafb3d5dc]

Merci pour vos réponses.
Les batteries sont 2x 12V 180Ah branchées en série. C'est des batteries de camions poids lourds.
Le tube fait un Ø86mm intérieur et c'est de l'air qui passe dedans.
La durée d'alimentation du tube est d'environ 10-15 secondes. Donc il me faut entre 1500-2000W pendant 15 secondes maximum, après je laisse l'inertie faire (le tube ne va pas refroidir instantanément).
Dans mon système je sais qu'une résistance blindé de 1800W me fournit la chaleur dont j'ai besoin. Cependant je ne veux pas avoir d'obstacle à l'écoulement de l'air dans mon tube, donc je voudrais réchauffer l'air par technique du Tube à Passage de Courant. C'est pour cela que je souhaite avoir entre 1500-2000W de résistif. Ça demande à mes batteries de débiter entre 60 et 80A pendant maximum 15 secondes. Si vous voulez, c'est un peu comme un préchauffage...

Donc, comment je fais ? Qu'est-ce que je dois acheter ?
Merci

[invite936c567e]

Si les batteries sont bien prévues pour les fortes décharges, ça devrait aller. Et le principe de chauffage que tu exposes me assez pertinent (du moins au regard des seuls détails que tu donnes).

Mais le fait que tu utilises 2x12V signifie-t'il que tu as déjà calculé les caractéristiques électriques du tube et de ses connexions en fonction des températures atteintes, et qu'en fonction de tes disponibilités, 24V s'avérait être la tension de batterie optimale pour ce chauffage ?

Parce qu'en principe, comme le tube chauffant est déjà imposé, le choix de l'alimentation est à faire en dernier... et en fonction de celui-ci, il n'est même pas certain qu'un hacheur PWM soit nécessaire.

[inviteafb3d5dc]

Bonjour,

Si les batteries sont bien prévues pour les fortes décharges, ça devrait aller. Et le principe de chauffage que tu exposes me assez pertinent (du moins au regard des seuls détails que tu donnes).

Je pense qu'il n'y a pas de problème d'un point de vue des fortes décharges, du fait que ce sont des batteries de camion PL, et qu'un démarreur de PL peut tirer jusqu'à 120-150A pendant environ 5 secondes... donc il ne devrait pas y avoir de souci de ce coté.

Mais le fait que tu utilises 2x12V signifie-t'il que tu as déjà calculé les caractéristiques électriques du tube et de ses connexions en fonction des températures atteintes, et qu'en fonction de tes disponibilités, 24V s'avérait être la tension de batterie optimale pour ce chauffage ?

Parce qu'en principe, comme le tube chauffant est déjà imposé, le choix de l'alimentation est à faire en dernier...

Non je n'ai rien calculé. Mon système complet fonctionne en 24V, je n'ai pas le choix. Donc je dois utiliser cette alimentation pour mon tube chauffant.

et en fonction de celui-ci, il n'est même pas certain qu'un hacheur PWM soit nécessaire.

Au final, que dois-je faire pour réaliser ce tube chauffant ?

Merci

[bobflux]

> je ne veux pas avoir d'obstacle à l'écoulement de l'air dans mon tube

Si le contact entre l'air et le truc chauffant n'est pas bon, l'air ne sera pas chauffé...

Un fil résistif (comme dans un sèche cheveux) serait une meilleure solution !

Quel est le débit d'air et les températures ?

[inviteafb3d5dc]

Au moment de la chauffe, l'air ne circule pas, le débit est nul, par contre après la chauffe, l'air circule à environ 200-300 litres minutes, et là je ne veux pas avoir une résistance qui fait obstacle...
D'un point de vue température, je ne sais pas exactement le delta que j'obtiens entre avant et après la chauffe, mais je sais qu'en mettant une résistance de 1800W pendant 15 secondes, j'obtiens le résultat que je souhaite. A la louche je dirais que l'air se réchauffe d'environ 150-200°C mais ce n'est qu'une estimation, je suis peut-être dans le faux pour cette dernière... mais ce qui est sur c'est que 1800W 15 secondes, c'est bon.

[DAT44]

Bonjour,
une guirlande(deux par deux) de 20 ampoules 12 v - 55w ?

[inviteafb3d5dc]

??????

Bon, est-ce que quelqu'un peut m'expliquer comment je dois réaliser une alimentation pour avoir 2000W de résistif avec mon tube chauffant svp ?
Je ne recherche pas une autre manière de chauffer, je recherche de quelle manière je dois concevoir l'alimentation de mon tube (commande, puissance, électronique, ...)
Merci

[invite936c567e]

Bon, est-ce que quelqu'un peut m'expliquer comment je dois réaliser une alimentation pour avoir 2000W de résistif avec mon tube chauffant svp ?

Comme je te l'ai indiqué, le choix de l'alimentation est à faire en dernier ressort.

Tu indiques n'avoir fait aucun calcul, et on pourrait se demander pourquoi tu souhaites utiliser deux batteries au lieu d'une seule, ou au contraire si deux batteries seront suffisantes pour fournir la tension réellement requise.

La première chose à faire, c'est de déterminer la résistance électrique de ton tube, à froid et à la température atteinte en fin de chauffe, ainsi que celle des connexions (câbles + contacts) à prévoir entre l'alimentation et les extrémités du tube. Ainsi, on pourra voir ce qu'il faut effectivement fournir pour produire les 1500 à 2000 W espérés.

[Tropique]

??????

Bon, est-ce que quelqu'un peut m'expliquer comment je dois réaliser une alimentation pour avoir 2000W de résistif avec mon tube chauffant svp ?
Je ne recherche pas une autre manière de chauffer, je recherche de quelle manière je dois concevoir l'alimentation de mon tube (commande, puissance, électronique, ...)
Merci

En supposant que l'inox est du 304, la résistance de ton tube sera de ~12.6 mΩ/m. Si on calcule la tension à appliquer à 1 mètre pour obtenir 1800W, on arrive à 22.72V.
Autrement dit, pour cette longueur il n'est même pas nécéssaire de prévoir un PWM, ce qui simplifie fortement les choses: la différence avec 24V sera perdue dans les diverses résistances parasites.
La méthode de connection est très importante, pour ne pas avoir un point chaud localisé: l'idéal serait une portion de tube en cuivre avec une flasque boulonnée à chaque éxtrémité.

[inviteafb3d5dc]

Comme je te l'ai indiqué, le choix de l'alimentation est à faire en dernier ressort.

Tu indiques n'avoir fait aucun calcul, et on pourrait se demander pourquoi tu souhaites utiliser deux batteries au lieu d'une seule, ou au contraire si deux batteries seront suffisantes pour fournir la tension réellement requise.

Ma machine complète fonctionne avec ces 2 batteries de 12V branchées en série. Le tube chauffant étant un petit élément de cette machine, je ne vais pas lui prévoir une alimentation spécifique, je souhaite réutiliser mon alimentation générale, donc en 24V...

En supposant que l'inox est du 304, la résistance de ton tube sera de ~12.6 mΩ/m. Si on calcule la tension à appliquer à 1 mètre pour obtenir 1800W, on arrive à 22.72V.
Autrement dit, pour cette longueur il n'est même pas nécéssaire de prévoir un PWM, ce qui simplifie fortement les choses: la différence avec 24V sera perdue dans les diverses résistances parasites.
La méthode de connection est très importante, pour ne pas avoir un point chaud localisé: l'idéal serait une portion de tube en cuivre avec une flasque boulonnée à chaque éxtrémité.

Merci pour ta réponse objective.
Oui c'est bien de l'inox 304, ou 316, je ne sais plus exactement mais ça ne doit pas changer grand chose...
Donc si je branche en directement mon + en 16² à une extrémité (supposant que les contacts sont idéals), et le - à l'autre bout du tube les deux connections étant à 1m l'une de l'autre, j'aurais grosso modo 2000W de puissance chauffante ? Si je ne mets que 50cm d'écart, j'aurais 1000W, c'est bien ça. Et ce calcul est fait pour un tube Ø86int ep.2, soit environ 550mm² de section ?
J'ai juste ?

[bobflux]

Il faudra aussi un contacteur supportant 15A, du fil de cuivre de 25 mm² au moins, et les batteries à proximité immédiate...

Quelle est la résistance interne des batteries ?

> Si je ne mets que 50cm d'écart, j'aurais 1000W, c'est bien ça

Non, P=V²/R, donc si tu divises R par 2, tu auras 2x plus de puissance (par contre les pertes dans les connections seront multipliées par 4 si elles ont la même longueur, car RI², ou seulement 2 si elles sont aussi 2x plus courtes).

[DAT44]

En supposant que l'inox est du 304, la résistance de ton tube sera de ~12.6 mΩ/m. Si on calcule la tension à appliquer à 1 mètre pour obtenir 1800W, on arrive à 22.72V.
Autrement dit, pour cette longueur il n'est même pas nécéssaire de prévoir un PWM, ce qui simplifie fortement les choses: la différence avec 24V sera perdue dans les diverses résistances parasites.
La méthode de connection est très importante, pour ne pas avoir un point chaud localisé: l'idéal serait une portion de tube en cuivre avec une flasque boulonnée à chaque éxtrémité.

Bonjour,
je ne trouve pas le même calcul ?
fil inox 1M, 1mm carré = 0.075 ohms environ
diamètre du tube 86 mm et 2mm épaisseur donne 552 mm carré de section environ
résistance du tube 0.075/552= 0.000136 ohms
p= UxU/R=24x24/0.000136=4235294 W = gros boom !

[inviteafb3d5dc]

Donc il me faut un PWM...

[Tropique]

Bonjour,
je ne trouve pas le même calcul ?

Je me suis basé sur une résistivité de 6.9 10^-7Ω.m
http://hypertextbook.com/facts/2006/UmranUgur.shtml
La valeur exacte varie selon les sources, et le type de traitement, mais c'est toujours dans ces environs là. Un mètre de fil de 1mm² aurait une résistance de ~0.7Ω

PS: j'ai laissé tomber une puissance 10^-1 dans mon calcul, la résistance est 10x plus faible: 1.26mΩ

[Tropique]

Au vu de la correction précédente, il faudrait un courant efficace de ~1200A, et donc un courant de crête encore bien plus élevé en PWM, ce qui rend l'attaque directe impossible pratiquement.
Il faudrait passer par un transfo (et un convertisseur).

[inviteafb3d5dc]

Au vu de la correction précédente, il faudrait un courant efficace de ~1200A, et donc un courant de crête encore bien plus élevé en PWM, ce qui rend l'attaque directe impossible pratiquement.
Il faudrait passer par un transfo (et un convertisseur).

Tu veux dire qu'il faudrait abaisser la tension moyenne à 1,6V ? Il faut donc passer par un circuit commande qui pilotera un circuit puissance ?
Donc concrètement, qu'est-ce que je dois acheter ?

[Tropique]

Il faut être réaliste: pour réaliser un convertisseur de ce niveau de puissance et de courant, il ne suffit pas simplement d'acheter des composants: en faisant ça, tu irais droit dans le mur.

Il faut une étude sérieuse, une réalisation qui l'est encore plus, et prévoir de griller quelques protos avant d'avoir quelque chose de pleinement fonctionnel.

Et cela en supposant que ce soit quelqu'un qui ait les compétences et le matériel de mesure nécessaires pour mener à bien le projet

[inviteafb3d5dc]

Oh je suis déçuuuuu...
Plus sérieusement, merci pour les conseils. Tant pis si ce n'est pas réaliste, je vais essayé de trouver autre chose pour réchauffer mon air...

[invite936c567e]

Le résultat des courses, c'est que c'est réalisable, mais que tu ne peux absolument pas te contenter d'un bricolage réalisé sur un coin de table.

Contrairement à ce que tu sembles penser, les résistances de contact ont une énorme importance, car compte tenu des faibles niveaux de résistance atteints, ils risquent d'être prépondérant si la réalisation mécanique et électrique n'est pas adaptée. Le choix a priori de deux batteries de 24V en série s'avère finalement inadapté, une seule batterie fournissant déjà une tension beaucoup trop élevée. Et en l'état des développements ci-dessus, celui de recourir à une PWM également (mais ça pourrait changer).

[polo974]

Allez, je donne la solution:
tu tailles ton tuyau en hélice pour avoir N tours, tu bouches au silicone les fentes, et tu branche direct sur la batterie de 24V.
à toi de trouver la formule pour calculer N ...

bref, tu augmentes la longueur et réduit la section du conducteur pour arriver à 0.288 ohms

[bobflux]

En fait, une tension de 230VAC en entrée serait beaucoup plus pratique, parce que 6A au primaire d'un gros transfo de récup dont on aura zigouillé le secondaire pour le remplacer par une ou deux spires bien épaisses, c'est bien plus simple comparé à du 90A sous 24VDC à onduler... sans parler des kilos de cuivre dans le primaire du transfo qui sera, du coup, pas de la récup mais du sur mesure, des cables, etc... ça commence à faire cher le sèche cheveux !

Finalement, une solution commence à émerger : "un certain nombre de tours" de fil résistif autour du tuyau, ou un butagaz

[bobflux]

Retour sur le butagaz :

Si tu mets ton tuyau dans un autre tuyau plus grand (façon échangeur de chaleur rectiligne) et que tu fais circuler de l'air chaud entre les deux (décapeur thermique, lampe à souder, etc), tu as une solution plus rustique, mais foutrement moins chère...

[inviteafb3d5dc]

Je vais essayer la solution d'enrouler une résistance en câble isolée autour de mon tube, et donc de chauffer le tube par conduction directe. Le rendement ne serra pas exceptionnel, mais ça devrait marcher je pense. J’espère qu'il existe ce genre de câble en 24V.

Merci pour vos lumières en tout cas.

[invite01fb7c33]

Les 2000W semblent un peu sortir d'un chapeau.
Pour élever la température de 1g d'air de 1K il faut environ 1,004J.
200l/mn ça fait 3,33L/s ou 4g/s à la pression atmosphérique. Pour élever la température de 150K il faut environ 600W.
Si le cycle ne dure que 15s à 30s il n'y aura à chauffer que dans les 120g d'air.

Pour une si faible masse, il n'est pas intéressant d'utiliser un élément chauffant ayant une masse importante.
Avec un tuyau en inox de 1kg il aurait fallu plus de 50s pour monter sa température de 150k avec 1500W.