Fabriquer des fusibles ?

[cipango]

Bonsoir,
A titre pédagogique, j’aimerais illustrer expérimentalement le fonctionnement des fusibles. Je cherche donc des fils (de plomb ou autre) d’une section adaptée, pas trop fragile, peu coûteux (récupération si possible) et qui fondent pour environ 200 mA, 500 mA, 1 A, 2 A et 5 A au maximum (Intensité max débitée par une alimentation 12 ou 24 V). Eventuellement réaliser des fils de plus en plus gros en tressant 1, puis 2, puis 3… petits fils. Mais quels fils ?
Merci d’avance pour vos bonnes idées.
-----

[DAUDET78]

Dans le temps, on changeait les plombs avec une bobine .... de fil de plomb.
Avec de la soudure fine en fil, tu devrais pouvoir faire un fusible de 1 ou 2A ! A tester

[cipango]

Merci Daudet78.
J'avais pensé aux fils de plomb des anciens fusibles, mais pas aux fils d'étain pour la soudure. Je vais faire des essais mais même avec de la soudure fine je ne suis pas certain d'une fusion pour 200 ou 500 mA...
Il faut une grande résistivité rau pour obtenir une résistance importante (R = rau . l / S) et un effet Joule important aussi (R . I²). Wikipedia donne :
Nom du métal Résistivité à 300 K
(Ω·m)
Argent 15·10-9
Cuivre 16·10-9
Or 22·10-9
Aluminium 26.10-9
Magnésium 46·10-9
Bronze 55·10-9
Zinc 60·10-9
Nickel 70·10-9
Laiton 70·10-9
Cadmium 76·10-9
Platine 94·10-9
Fer 104·10-9
Étain 142·10-9
Plomb 207·10-9
Germanium 460·10-9
Constantan 500·10-9
Mercure 960·10-9
Nichrome 1000·10-9

Le métal disponible le plus adapté est bien le plomb, pas de surprise (faire sauter les plombs), mais l'étain n'est pas mal non plus. A moins de trouver du Nichrome ou du Constantan ou du Germanium... Faut pas rêver !
J'avais aussi pensé aux résistance électrique de quelques ohm et de faible puissance, mais quand elles brûlent, ça sent très mauvais (la peinture de surface qui brûle).

[Tropique]

On trouve facilement des calculateurs ou tableaux de fusion en fonction de divers paramètres. Un exemple:
http://rsaetampes.free.fr/wirecalc.xls

[A voir en vidéo sur Futura]

[fabang]

Les petits fusibles de 100 à 200mA font généralement quelques ohms (2 à 10) et requiert environ 0,1W pour parvenir à la fusion.
Pas facile de trouver du fil de la bonne section pour obtenir cette résistance sur une vingtaine de mm.

[cipango]

Merci à tous,
Pour le cuivre, d'après le tableau, c'est mal parti : diamètre 1 mm, il faut environ 80 A pour la fusion ! Les petits fils de cuivre (vernis) des bobinages (transfo ou déviation magnétique des anciennes télé), facile à récupérer sont encore plus fins mais pas assez je pense.
Il faut que je trouve des fils de plomb ou d'étain assez fins. Mais où ?

[denis05c]

Bonsoir,
si tu récupères un brin d'un fil de cuivre multibrin,ça doit mesurer quelques dixièmes.Il faut essayer plusieurs fois pour faire un genre d'étalonnage.
Ou avec de la piste de circuit imprimé,mais ça me semble beaucoup de travail pour pas grand chose... je fais ça pour me dépanner quand j'ai vraiment rien d'autre sous la main...

[Positron1]

Salut,
Les fils de plomb, tu as la possibilité de les tréfiler
Dans les cables très souples de multimètre les brins font quelques centièmes donc quelques mA pour les fondre, faut tester
Et les fusibles électroniques ne te conviennent pas ?
@+

[cipango]

Les fusibles du commerce sont trop chers. On va en griller des dizaines, car c'est le but de la séance...
Comment fait-on pour tréfiler les fils de plomb ? On tire dessus ? On les écrase ?
Encore merci.

[Positron1]

Salut,
Si tu en as besoin que de quelques Cm tu peux écraser ton fil mais comme tu as l'air d'en avoir un besoin important,le mieux est de faire un montage de deux molettes réglables genre roulements dont un avec une manivelle et tu tournes , tu obtiens un fil carré à la section que tu veux aprés plusieurs passes succéssives
@+

[plantefol-C-car]

Bonjour, ces fils de plomb de plusieurs sections se trouvent sur carte carton dans les magasins d'électricité générale. Cdt.

[cipango]

Bonsoir à tous,
J'ai fait des essais aujourd'hui avec du fil de plomb pour "anciens" fusibles. Le plus petit est donné pour 2,5 A et c'est déjà beaucoup pour un minimum. J'ai fait des essais très rapides (pas le temps) avec ce fil en court circuit sur l'alim, et il a fondu pour environ ... 6 ampères ! Il faut que j'essaye avec une charge (une ou deux lampes qui consomment bien en 24 V).
J'ai ensuite écrasé le fil entre deux plaques dans l'étau. Demain, j'essaye de découper le ruban obtenu en bandes fines avec des ciseaux. Je vous raconterai...

[apzo11]

Bonsoir,
Le problème c'est qu'un fil écrasé laissera passé beaucoup plus de courant qu'un fil rond pour une même section (la dissipation est bien meilleure puisque la surface d'échange est plus grande), donc pour faire des comparatifs ce sera pas évident.
Si tu coupes tes bandes de fils écrasés tu auras du mal à en déterminer la section. (sauf si tes bandes sont parfaites en épaisseur et largeur).
pas de solution évidente à te proposer.
aplus

[cipango]

C'est vrai, la dissipation est plus importante avec un fil plat (surface d'échange + grande) qu'avec un rond. Je n'y avais pas pensé. Bravo !
Une solution serait de trouver le fil que les fabricants de fusibles utilisent pour leurs fusibles 100 mA, 200 mA...
J'ai retrouvé d'anciens fusibles (une dizaine, pas plus), plats avec un support en carton et le petit fil très fin (et très fragile aussi!) fixé entre deux rivets...

[inoxxam]

Merci à tous,
Pour le cuivre, d'après le tableau, c'est mal parti : diamètre 1 mm, il faut environ 80 A pour la fusion ! Les petits fils de cuivre (vernis) des bobinages (transfo ou déviation magnétique des anciennes télé), facile à récupérer sont encore plus fins mais pas assez je pense.
Il faut que je trouve des fils de plomb ou d'étain assez fins. Mais où ?

80A c'est pas injouable, avec une batterie par exemple. Un jour je m'étais amusé, j'avais un vieux câble de frein de vélo, j'en ai pris un brin et l'ai mis aux bornes d'une batterie au plomb 12V. Je ne sais pas quel courant ça tirait, mais j'étais à la limite: parfois le brin fondait, parfois il se contentait de jaunir.

[terriblement]

80A c'est pas injouable, avec une batterie par exemple. Un jour je m'étais amusé, j'avais un vieux câble de frein de vélo, j'en ai pris un brin et l'ai mis aux bornes d'une batterie au plomb 12V. Je ne sais pas quel courant ça tirait, mais j'étais à la limite: parfois le brin fondait, parfois il se contentait de jaunir.

T'amuse pas à court circuiter une batterie hein

[Kissagogo27]

Bonjour, en effet j'ai déja plié une clé plate en désengageant celle ci coincée entre les 2 plots a la main , brûlures toussa .. étincelles .. DANGER /!\

[plantefol-C-car]

Bjr, surtout qu'elle dégage de l'hydrogène donc explosion si étincelle, doubles brulures car acide en + , brrrr... Cdt.

[cipango]

Bonjour,
Pas de batterie pour mes expériences, mais une alim 24 V et 10 A.
Résultats des essais : Pour le fusible, un fil de soudure en étain (le plus fin) écrasé entre deux plaque dans l'étau puis découpé en deux (ou trois avec de bons yeux!) dans le sens de la longueur.
Une lampe 40 W / 24 V sur l'alim, on a I = P / U = 1,6 A, le fusible ne bouge pas.
Une deuxième ampoule (en parallèle bien-sûr), I = 3,2 A et le fil semble parfois se tordre ou ramollir un peu (ça dépend s'il est tendu ou pas entre les deux pinces crocodiles).
Avec la troisième ampoule, I presque à 5 A, le fil coupe presque instantanément. cqfd.
Pour mesurer la section du fil c'est un peu plus compliqué, surtout si la découpe aux ciseaux n'est pas régulière.
L'avantage de l'étain c'est qu'on en a autant qu'on veut (soudure).
Avec un fil en cuivre très fin (un brin de fil souple) on voit le fil qui devient orange pour 5 A, mais il ne fond pas évidemment. Intéressant tout de même pour comprendre le risque d'incendie...
J'ai refais des essais avec le fil en plomb pour les anciens fusibles, et le 2,5 A finit par fondre avec 3,2 A (2 ampoules) mais il ne faut pas être pressé (30 secondes environ).

[DAUDET78]

mais il ne faut pas être pressé (30 secondes environ).

Il existe des normes pour les fusibles. Et j'ai souvenir d'un truc comme quoi, le fusible était censé péter à coup sûr pour deux fois le courant nominal (à vérifier)

[plantefol-C-car]

Bonsoir,Cip, puisque c'est à usage pédagogique pourquoi ne travailles-tu pas en intensité un peu plus élevée 2 à 5 Ah, car tu vas suer avec ton découpage de plombs. Il existe bien des micro-disjonct- qui se mettent en lieu et place des fusibles automobile mais en si basse intensité ??? Les capteurs PMH auto ont un enroulement de fil, mais cuivre très ténu, mais étant du Cu ça ne doit pas fondre si facilement non plus. A trouver dans un garage pièce remplacée souvent. Cdt.

[inoxxam]

T'amuse pas à court circuiter une batterie hein

Je ne l'ai pas mesurée, mais vue la résistance du bout de fil que j'ai utilisé le risque est pas bien grand.

[invitea75f8776]

J'ai aussi vu des expériences avec du papier d'aluminium découpé à la main

[cipango]

Bonsoir,
Je ne connais pas les capteurs VPM, mais apparemment, on ne verrait pas fondre le fil...
Pour les bandes de papier d'aluminium, j'ai fait des essais, mais le courant ne passe pas. L'oxyde d'aluminium qui se forme sur l'Al doit empêcher le passage du courant. Et les bandes sont très fragiles.

[Doublehp]

Le cuivre est un très mauvais choix: on l'utilise comme conducteur pour deux raisons: il a une faible résistance, et il a une température de fusion très haute: 800° de mémoire.

Le but d'un fusible n'est pas seulement d'apporter une résistance; c'est de FONDRE. Donc, on veut que la résistance permette au métal de chauffer pour atteindre la fusion. Le calcul fait donc intervenir quelque part la puissance thermique. Hors, quand la température du corps monte, sa dissiapation thermique aussi; mais pas de manière linéaire. Plus la différence de température entre le conducteur et l'air sera forte, plus la conduction thermique sera améliorée (je crois qu'il y a un carré qui traine). En gros, considérons (pour simplifier la comparaison) que tu travailles à 0°C; tu prends deux fils métalliques d'impédance identique, section identique (pour avoir une surface d'échange identique avec l'air), un qui fond à 400°, l'autre à 800°. Le courant requis pour faire fondre le second sera plus du double du premier.

Ce problème se compense en ajoutant un isolant. Pour ça que les fusibles cartouche modernes sont dans des cartouches étanches: ils ont calibré la quantité d'air dans la cartouche. L'air de la cartouche fait alors tampon-isolant avec le monde extérieur. Ensuite, on tient compte du coefficient d'isolation apporté par le porte cartouche. Tout ça affecte le temps de réaction du fusible. Pour les fusibles ultra sensible, la cartouche est remplie de sable.

Le sable permet d'éviter aussi un autre problème ... qui m'est arrivé une fois dans ma vie: petit fusible (5*20), énorme surcourant ... le plomb a explosé dans sa cartouche; mais, l'énergie absorbée par le plomb a cause deux choses: une onde de choc, et un choc thermique. Je ne sais pas lequel des deux a le plus joué dans l'histoire, mais le verre de la cartouche a cassé. Je me suis retrouvé avec des bouts de verre partout dans l'appareil; et des difficultés pour extraire les bouts de la cartouche.

Conclusion: on n'a pas choisi le plomb pour sa haute résistance, mais, pous sa basse température de fusion.

Concernant l'étain, vous faite plusieurs erreurs.

Vos tables donnent les caractéristiques des métaux pures.

Hors, l'étain de soudure d'électronicien n'est PAS de l'étain; mais un alliage étain + diverses autres choses. La composition est toujours indiquée. Pour les anciennes brasures, c'est étain + plomb (dans des rapports autour de 50% chaque: 60:40 ou 40:60). Suite au saturnisme, grenelle de l'environnement, et normes européennes, le plomb a été interdit. Le plomb est mauvais, quand on en abuse. Mais il avait des avantages énormes. Son interdiction totale n'était pas une bonne idée. Il fallait limiter, réduire, mais pas interdire totallement. L'interdiction du plomb a posé d'énormes problèmes. Et, pour faire court, au final, ça a augmenté les couts de production, et donc, les prix de vente.

Le plomb a entre autre, l'interret d'empêcher l'étain de se christalliser. L'étain utilisé seul comme brasure a l'inconvénient de produire des croissances de cristaux; et à terme, faire des court circuits. Le plomb empêche ça.

=> ne parlez pas d'étain, mais de brasure.

Mais attention, il existe des dizaines de compostions de brasure; et avec les brasures sans plomb moderne, ça devient compliqué.

Second avantage: le mélange étain+plomb fait baisser la température de fusion. La Tfusion de l'aliance est inférieure aux températures des deux métaux séparés. Pour cette raison, une brasure pourrait avoir une température de fusion plus basse d'un véritable plomb, ou étain.

Sauf que la brasure a un énorme inconvénient: la brasure vendue comme brasure contient aussi des sels (le flux). Ces sels ont deux inconvénients pour la confection d'un fusible maison:

- lors de l'explosion du fil, ils vont augmenter le coefficient d'expansion, et donc, l'onde de choc (car leur température de fusion est plus basse que celle du mélange). Lors d'un très gros appel de courant, ce n'est pas le fil métallique qui va exploser, mais les sels; produisant une explosion, là ou un alliage pure aurait seulement fondu. Après, faut ramasser les petits bouts.

- la fabrication du fil n'est pas régulière: la densité de sels dans le fil de brasure n'est pas parfaitement homogène; on se retrouve avec des endroits ou la section de métal est plus grande, ou plus faible qu'ailleurs. Si vous coupez deux morceaux de 5cm de brasure, ils pourraient avoir la même impédance globale, mais, un des deux pourrait avoir un étranglement (zone avec moins de métal) que l'autre, et donc, un courant de fusion plus bas. Vous aurez donc des problèmes de fiabilité des fils produits.

Le second point peut se vérifier facilement: vous coupez un fil; vous y injectez une impulsion d'énergie calibrée (en courant, et en durée), et regardez à la camera thermique si un point chauffe plus que le reste. Il faut que ce soit une impulsion, et pas un courant continu; car en régime continu établi ... l'énergie thermique sera dissipée et harmonisée sur l'ensemble du fil. Seule une impulsion peut révéler le défaut local. Avec une camera suffisement rapide pour prendre une image du fil avant que la chaleur locale soit conduite à proximité.

En soit, votre circuit sera protégé: plus le fil sera long, plus il aura de chances de fondre vite. Mais, protéger bien votre fusible, pour qu'en cas d'explosion du fil, il n'ailles pas étaler des morceaux conducteurs un peu partout autour de lui. Et retenez de ne pas vous fier aux abaques des métaux purs, car les brasures sont des alliages !!!

Pour une petite production, moi, je tenterais la chose.

[Doublehp]

DAUDET78 ... un fusible ne fond pas "à deux fois son courant nominal". Tout est une question d'énergie. Il faut distinguer les cas de courant d'appel, et de régime établits. Pour un appel, on oublie la dissipation thermique, et on regarde uniquement au bout de combien de temps la loi P=RI2 apporte assez d'énergie pour atteindre la température de fusion. Pour le régime établit, à P électrique, il faut soustraire la puissance de dissipation thermique. En temps normal, la dissipation thermique est supérieure à la puissance électrique. Dès que ça dépasse, on peut calculer le temps au bout duquel ça va fondre. Ca peut être plusieurs heures pour un faible dépassement.

Pour l'aluminium ...

L'aluminium de cuisine est recouvert d'un côté par une pellicule de plastique. La face plastifiée n'a pas la même couleur, ni brillance. C'est la face qu'il faut exposer à l'aliment, pour éviter de contaminer l'aliment avec le métal (qui à forte dose est toxique - voir les personnes allergiques à l'aluminium).

Mais il faut encore distinguer: si vous conservez un aliment à froid, il faut utiliser la face plastifiée.

Mais si vous utilisez un aluminium en cuisson, alors, cette face plastifiée va entrer en combustion, et devenir toxique: pour une cuisson au four, il faut au contraire utiliser la face non plastifiée !!!

Ceci dit ... on revient à l'électronique.

Quand vous voulez pincer un aluminium (pince mécanique), contact sec, vous aurez des problèmes de contamination, et corrosion des métaux. Les métaux s'attaquent entre eux. Problème très connu de tous les métallurgistes, et métiers du métal: plombiers, couvreurs ... les métaux sont classés selon leur potentiel électrique.

http://www.lytron.fr/Outils-et-refer...ion-galvanique

Par exemple, un couvreur qui mélange zinc et cuivre, il y a un sens de pose ou un des deux va mourrir en quelques années.

Donc, pour vous connecter à l'aluminium, il faut souder. Il existe des brasures spéciales; j'en ai en stock pour les accus LiPo. Ce sont des brasures spéciales aluminium. Elles fonctionnent très bien. Elles coûtent très chère: 40e les 500g (ou 8e le mètre, sur Ebay). Elles sont TRES TRES TRES TOXIQUES pour le manipulateur (travailler sous hotte, avec gants et masque).

Avec les bons outils, j'utilise l'aluminium sans aucun problème.

Mais je déconseille l'aluminium comme fusible; si il chauffe lentement, il va s'oxyder dans la masse, ce qui va changer son impédance, et sa température de fusion. Les caractéristiques du fusibles ne seront pas stables dans le temps.

Mais j'insiste: avec la bonne brasure, j'utilise l'aluminium comme n'importe quel autre métal.

[DAUDET78]

Déterrage de 2012 !

DAUDET78 ... un fusible ne fond pas "à deux fois son courant nominal".

Regarde les docs des fabricants de fusible. Tu as le temps de réponse en fonction du courant .

[Antoane]

Bonjour Doublehp,

Merci pour ta réponse qui, même si elle arrive un peu tard , pourra aider un futur lecteur de passage.

[annjy]

Déterrage de 2012 !Regarde les docs des fabricants de fusible. Tu as le temps de réponse en fonction du courant .

+1

Bonjour Doublehp,

Merci pour ta réponse qui, même si elle arrive un peu tard , pourra aider un futur lecteur de passage.

si il a le courage de tout lire.....
regarder d'abord les datasheet des fusibles, comme dit Daudet. Tout y est.

cdlt,
JY

[Doublehp]

Un fusible 16A saute avant 20A ... si on lui accorde assez de temps (30mn je crois).

Jeune, j'apprenais par cœur des documentations de 450 pages en 3 jours. J'ai vieillit; j'ai moins de mémoire, et moins de temps.

Trouver les documentations techniques de certaines protections est parfois ultra compliqué; les fusibles, faut harceler le constructeur; produit trop simple, pas assez chère; pas rentable de prendre le temps de mettre le PDF sur le serveur web ... Disons que quitte à passer du temps dans une doc, je préfère celles des disjoncteurs divisionnaires et abonnés (en particulier, les subtilités entre les différentiels normaux, et sélectifs, et ce que ça implique sur les tolérances des caractéristiques des piquets de terre, et des parafoudres et parasurtenseurs). Les fusibles, je me contente de racheter le même, et le changer sans trop chercher à comprendre (et quand je dis le même, ça inclus de vérifier si l'ancien était un rapide ou un lent).