Hacheur de puissance

[Yvan_Delaserge]

[QUOTE]

Pourrait-on me communiquer les dimensions exacte du noyau, ici on prend Longueur = 7cm, largeur 3cm et hauteur 8cm(1), spires horizontales.

[\QUOTE]

Les dimensions du noyau sont les suivantes: 104 mm de largeur, 87 de hauteur, 61 de longueur.

Pour mémoire, les essais de courant à vide effectués avec le primaire d'origine avaient donné les valeurs suivantes:
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1380436294
A 200 Hz, avec le primaire d'origine, on avait un courant à vide de 90 mA alors qu'avec les deux demi-primaires, à la même fréquence, on a 282, respectivement 428 mA. Le courant de repos est donc multiplié par 3,13, respectivement 4,75.
Est-ce qu'en refaisant les essais avec la boucle de câble en court-circuit va aussi multiplier l'intensité par ces mêmes facteurs?
Avec le primaire intact, on avait atteint 1,03 A à 200 Hz. On devrait donc arriver à 3,22, respectivement 4,89 A. Sous 300 V, c'est 967, respectivement 1476 W.

Les essais le diront.

Petite observation en passant: A 400 Hz, on avait dans les 60 mA avec le transfo de four. Chose étonnante, avec le petit transfo de 1,2 mA utilisé pour les premières mesures de courant à vide, on avait aussi 60 mA à 400 Hz...
Aujourd'hui la météo est maussade, je vais peut-être rester à la maison et commencer les premiers essais en charge.

Amicalement,

Yvan
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[Yvan_Delaserge]

Salut les amis,

Nouvelle destruction de MOSFET ici.

C'est arrivé en mesurant le courant fourni par l'alim du hacheur au transfo avec un secondaire constitué d'une boucle monospire de 3 m 40, à 500 Hz, avec chacun des deux demi-primaires.

Jusqu'à l'ncident, je faisais les mesures avec l'alim. basse tension toujours en route. Donc les gates des MOSFET recevaient en permanence du créneau.
Au moment de faire une mesure, j'appliquais la haute tension au moyen du Variac. Donc en passant progressivement de 0 à 300 V.

Vous vous rappelez peut-être que la première explosion était survenue lorsque j'avais essayé d'appliquer la haute tension, non pas à travers le Variac (tout allait bien avec le Variac), mais au moyen d'un simple interrupteur.

Lors de la présente série de mesures, j'ai essayé de laisser la haute tension en permanence à 300 V et de commuter l'alimentation basse tension. En effet, les drivers sont munis d'un shutdown très efficace (ce sont des IC américains )qui intervient si la tension d'alimentation baisse en-dessous de 10 V, en interrompant le signal de commande des MOSFET.

Résultat: une paire de MOSFET a grillé. Celle dont les gates n'étaient pas protégés par des Zener 15 V.

En effet, lors du montage, j'avais oublié de monter ces diodes. Je m'en étais rendu compte après coup, mais le montage était très serré et il aurait fallu démonter les MOSFET pour souder les deux Zener manquantes. Les deux MOSFET dont les gates étaient protégés ont survécu.

Le moment venu, il faudra vraiment trouver comment faire pour commuter la puissance.
Commuter la haute tension? Ou commuter la basse tension?
On voit le résultat. Dans les deux cas.

Peut-être en utilisant la patte shutdown (numéro 3) des IR 2109, prévue à cet effet?

On verra.

En faisant les essais avec le primaire d'origine, à 400 Hz j'avais 271 mA avec le secondaire de 3,4 m.
Pour l'instant, avec le demi-primaire le plus court, j'ai obtenu une intensité de 1 A à 500 Hz, avec un secondaire de 3,4 m.
ça fait donc 5 fois plus de courant avec le demi-primaire.


En faisant les essais à 200 Hz avec le primaire d'origine et le secondaire de 3,4 m m j'avais 363 mA
Et avec le primaire de 1,27 m, j'avais 1,03 A
ça fait 2,8 fois plus de courant avec le secondaire court qu'avec le long.

En faisant les essais avec le primaire d'origine et le secondaire de 1,27 m, j'avais 618 mA à 400 Hz et 1,29 A à 100 Hz.
ça fait 2 fois plus de courant en passant de 400 à 100 Hz.

Donc, avec le nouveau primaire court, le secondaire court et en baissant la fréquence de hachage à 100 Hz, on devrait avoir dans les 6 A de courant d'alim.

ça commence à faire un peu trop près du courant maximal des MOSFET IRF 840.

Je vais donc les remplacer par des IGBT SGH80N60UF, qui ont un courant maximal de 80 A. Avant de reprendre les essais.

Amicalement,

Yvan

[Biname]

Le hacheur piloté par un oscillateur de fréquence fixe ne permet pas de résoudre les problèmes de hard start et de flux walking lié au ripple d'alimentation. Une des solutions possibles est de commuter le pont dès que le courant au primaire excède une valeur déterminée.
Voici un modèle LTSpice réalisant cela, il résout les problèmes du 'hard start' et du 'flux walking' (je n'ai pas trouvé de CI réalisant cette fonction ???).

xFrmrLT2.jpg

Grâce à ce type de hachage, il est possible d'approcher la saturation et de tirer un maximum de puissance du noyau, les valeurs du graphique et du tableau çi-dessous correspondent à un réglage du courant maximum au primaire correspondant à un début de saturation du noyau. Cela permet d'obtenir un maximum de puissance sur la charge en limitant le courant au primaire.

Le modèle LTSpice utilisé est basé sur les caractéristiques magnétiques et physiques du noyau du transformateur ; grâce à cela, LTSpice trace la courbe B/H du noyau, calcule l'inductance en fonction du courant circulant dans le primaire et tient donc compte de la saturation ... difficile de faire mieux. Voici les paramètres utilisés pour le noyau, visibles et modifiables sur le modèles par par un simple clic droit :

.PARAM LongNoyau=0.061 LargNoyau=0.03 HautNoyau=0.06 Np=110 Ns=1 Rprim220s=1.5 Mult=Np/220
Bs=1.9 Br=1.1 Hc=30

Deux fonctions utiles de LTSpice :
- alt + clic sur un composant trace la puissance dissipée dans ce composant
- ctrl + clic sur le nom d'une trace - intègre la courbe - donne la valeur moyenne et RMS pour des tensions ou courants et la puissance moyenne pour une puissance.

Un exemple très extrême : sous 600V, 470µF, 70 spires au primaire 1170 hach/sec on obtient 1500A et 5.7 kW sur la charge (1.27cm 10mm²) SANS SATURATION du noyau ... mais des courants énormes circulent et les puissances dissipées dans les mosfets augmentent.

Voici des résultats hachage 300V, 470µF
Graphique puissance max/nbre de spires
Graph470uf.jpg
Tableau du graphique précédent voir les courants diodes et mosfets
Tabl470uf.jpg
Tableau pour hachage 600V et 470/4000µF ...
Tabl600V470uF.jpg

Et voici les fichiers du modèle LTSpice, à placer dans un même répertoire
xFrmrLTFiles.zip

[invite5637435c]

Bonsoir,

sans vouloir décourager la pugnacité louable et incontestable de Yvan, je ne peux m'empêcher de vous exprimer la chose suivante:

LTSpice ne pourra pas vous aider dans votre problème, cet outil est très utile quand on sait parfaitement ce que l'on fait MAIS il vous masque un certain nombre de finesses que seule l'expérimentation pourra vous révéler et qui vous aidera à avancer pas à pas en apprenant de vos erreurs ou interprétations malheureuses.
Sans quoi achetez déjà quelques boites de Mos ou autres, car ça va encore péter, puisque vous n'avez pas mis le doigt sur votre problème initial et vous négligez des règles de bases comme cette histoire de zéner en vous trouvant une "excuse" qui n'en est pas.
En électronique de puissance je vous conseille vivement de ne rien négliger sous peine de vivre des déboires cuisants et parfois fort douloureux, même si ça doit vous coûter deux heures de démontage pour une seule diode à monter: faites le sans hésiter.
Il est très délicat d'aider sur ce sujet à distance, surtout quand de grosses lacunes sur le sujet apparaissent tout au long de ce topic, le risque d'accident est bien trop grand.
C'est pour cette raison que je ne m'exprimerai pas davantage, sauf à vous réitérer de vous inspirer non pas des simulateurs mais plutôt des fondamentaux que sont les incontournables cours d'électronique de puissance.

[Yvan_Delaserge]

Je pensais laisser le signal de commande sur les gates en permanence et appliquer la haute tension à travers une résistance (lampe, de wattage à définir), qui serait court-circuitée après 0,2 s. On éviterait ainsi une application trop brusque de la haute tension.

Ou alors un circuit à 3525 à soft-start.

Amicalement,

Yvan

[Yvan_Delaserge]

Le hacheur piloté par un oscillateur de fréquence fixe ne permet pas de résoudre les problèmes de hard start et de flux walking lié au ripple d'alimentation. Une des solutions possibles est de commuter le pont dès que le courant au primaire excède une valeur déterminée.

En fait, le problème qui vient d'arriver a été évité pour une des paires de MOSFET, grâce à la diode Zener de protection du gate. Ce n'était donc pas un problème de surintensité, mais de surtension sur le Gate.

Je crois que c'était Tropique qui avait parlé dans les pages précédentes, du phénomène de surtension dynamique du gate. Je crois qu'il s'agit du phénomène dV/dt, contre lequel les IRF 840 sont censés être protégés, selon la doc International Rectifier.
Ou alors, c'est ler IR2109 qu'il ne faut pas utiliser en comutant la tension d'alim, mais bien en utilisant l'entrée shutdown. Elle est faire pour ça!

Voici un modèle LTSpice réalisant cela, il résout les problèmes du 'hard start' et du 'flux walking' (je n'ai pas trouvé de CI réalisant cette fonction ???).

Pièce jointe 229897

C'est super que tu aies le modèle du 2109. En fait , pour utiliser les entrées shutdown, quel serait le meilleur câblage?les relier ensemble (éventuellement avec une résistance de faible valeur en série avec chacune des deux) et connecter une résistance de 10K vers le +Vcc. Si on veut arrêter les créneaux, connecter l'autre dôté de la 10 K à la masse?

Grâce à ce type de hachage, il est possible d'approcher la saturation et de tirer un maximum de puissance du noyau, les valeurs du graphique et du tableau ci-dessous correspondent à un réglage du courant maximum au primaire correspondant à un début de saturation du noyau. Cela permet d'obtenir un maximum de puissance sur la charge en limitant le courant au primaire.

Le modèle LTSpice utilisé est basé sur les caractéristiques magnétiques et physiques du noyau du transformateur ; grâce à cela, LTSpice trace la courbe B/H du noyau, calcule l'inductance en fonction du courant circulant dans le primaire et tient donc compte de la saturation ... difficile de faire mieux. Voici les paramètres utilisés pour le noyau, visibles et modifiables sur le modèles par par un simple clic droit :

.PARAM LongNoyau=0.061 LargNoyau=0.03 HautNoyau=0.06 Np=110 Ns=1 Rprim220s=1.5 Mult=Np/220
Bs=1.9 Br=1.1 Hc=30

Deux fonctions utiles de LTSpice :
- alt + clic sur un composant trace la puissance dissipée dans ce composant
- ctrl + clic sur le nom d'une trace - intègre la courbe - donne la valeur moyenne et RMS pour des tensions ou courants et la puissance moyenne pour une puissance.

Un exemple très extrême : sous 600V, 470µF, 70 spires au primaire 1170 hach/sec on obtient 1500A et 5.7 kW sur la charge (1.27cm 10mm²) SANS SATURATION du noyau ... mais des courants énormes circulent et les puissances dissipées dans les mosfets augmentent.

Voici des résultats hachage 300V, 470µF
Graphique puissance max/nbre de spires
Pièce jointe 229898
Tableau du graphique précédent voir les courants diodes et mosfets
Pièce jointe 229899
Tableau pour hachage 600V et 470/4000µF ...
Pièce jointe 229900

C'est un peu ce que je subodorais. Si on veut atteindre les 2000 W, il faudra encore réduire le nombre de spires au primaire. Disons environ 70 spires et hacher vers 500 Hz. On pourra limiter la puissance de manière efficace, tout simplement en ajustant la fréquence de hachage. Génial!

Avec 70 spires, ça commencerait à valoir la peine d'enlever le primaire et de le rebobiner à la main. 70 spires, c'est relativement vite fait. ça aurait l'avantage de libérer encore de la place pour le secondaire monospire et d'améliorer encore le rendement. C'est en effet au niveau du secondaire que les pertes sont les plus importantes.

En hachant si haut en fréquence, est-ce qu'un soft-start serait encore nécessaire? C'est quand même 10 fois la fréquence du réseau... Mais le soft-start aurait un duty cycle très faible au départ, c'est son avantage. Donc je crois que oui, un soft-start serait utile.

Et voici les fichiers du modèle LTSpice, à placer dans un même répertoire
Pièce jointe 229901

[Yvan_Delaserge]

Bonsoir,

sans vouloir décourager la pugnacité louable et incontestable de Yvan, je ne peux m'empêcher de vous exprimer la chose suivante:

LTSpice ne pourra pas vous aider dans votre problème, cet outil est très utile quand on sait parfaitement ce que l'on fait MAIS il vous masque un certain nombre de finesses que seule l'expérimentation pourra vous révéler et qui vous aidera à avancer pas à pas en apprenant de vos erreurs ou interprétations malheureuses.

Donc l'expérimentation prime la théorie. OK.

Sans quoi achetez déjà quelques boites de Mos ou autres,

Le prix d'un IRF 840 est de 38 cents. Environ 25 centimes d'euro.

http://www.ebay.com/itm/10PC-IRF840-...item4cfab3a09a

car ça va encore péter, puisque vous n'avez pas mis le doigt sur votre problème initial et vous négligez des règles de bases comme cette histoire de zéner en vous trouvant une "excuse" qui n'en est pas.

En l'occurrence, cet oubli a permis de se rendre compte de la cause du problème: non pas une surintensité causée par la magnétisation initiale du noyau, comme on aurait pu le penser, mais une surtension sur le gate.

En électronique de puissance je vous conseille vivement de ne rien négliger sous peine de vivre des déboires cuisants et parfois fort douloureux, même si ça doit vous coûter deux heures de démontage pour une seule diode à monter: faites le sans hésiter.
Il est très délicat d'aider sur ce sujet à distance, surtout quand de grosses lacunes sur le sujet apparaissent tout au long de ce topic, le risque d'accident est bien trop grand.

En fait on peut reformuler ce que tu viens d'écrire: "Un montage mal conçu fonctionne mal. Mais tu n'as pas les connaissances nécessaires pour nous aider. Pourquoi nous envoyer ce message, dans ce cas?

C'est pour cette raison que je ne m'exprimerai pas davantage, sauf à vous réitérer de vous inspirer non pas des simulateurs mais plutôt des fondamentaux que sont les incontournables cours d'électronique de puissance.

Ah oui, les cours...la théorie. Elle prime sur la pratique, à n'en pas douter....Tu te rappelles ce que tu as écrit en début de message? Juste le contraire.

"Le temps met tout en lumière." Thalès

C'est vrai, mais l'incompétence de certains donneurs de conseils se démasque très vite.

[Biname]

En fait, le problème qui vient d'arriver a été évité pour une des paires de MOSFET, grâce à la diode Zener de protection du gate. Ce n'était donc pas un problème de surintensité, mais de surtension sur le Gate.

Mon message ne répondait pas précisément au message 'explosion 2', il s'agissait plutôt des résultats de la semaine .

Je crois que c'était Tropique qui avait parlé dans les pages précédentes, du phénomène de surtension dynamique du gate. Je crois qu'il s'agit du phénomène dV/dt, contre lequel les IRF 840 sont censés être protégés, selon la doc International Rectifier.

La zener entre grille et source est pour moi la zener Fabang ! Le rôle de cette zener est de contrer la surtension sur la grille provoquée par la capacité Miller (Cdg * gain) lors des commutations, les bornes de cette capacité Miller voient des flancs raides de 300V, cette capacité Miller met le drain en série avec la zener Fabang mais aussi avec tout le circuit de grille. Tout le monde la veut ... 4 pour 10 centimes, 100 pour un euro , pourtant ...

Ou alors, c'est le IR2109 qu'il ne faut pas utiliser en commutant la tension d'alim, mais bien en utilisant l'entrée shutdown. Elle est faite pour ça!

Pas clair ? L'entrée Shut Down (est pull up) arrête le hachage (= ferme tous les mosfet) en une microseconde lorsque qu'elle est mise à la masse. Je l'utilise en sécurité sur mon dernier LTSpice(en bas à droite). Elle pourrait __probablement__ être utilisée aussi pour limiter le courant au primaire(1) : un shunt 0.1 ohms entre la source des mosfets du bas et la masse, aux bornes de ce shunt un transistor NPN dont le collecteur est connecté à cette patte shut down (limite à ~6 ampères)... mais que se passe-t-il lorsque, après arrêt du hachage, la patte SD 'remonte' ?

C'est super que tu aies le modèle du 2109. En fait , pour utiliser les entrées shutdown, quel serait le meilleur câblage?les relier ensemble (éventuellement avec une résistance de faible valeur en série avec chacune des deux) et connecter une résistance de 10K vers le +Vcc. Si on veut arrêter les créneaux, connecter l'autre dôté de la 10 K à la masse?

Sur internet, on trouve beaucoup de composants pour LTSpice, se pose la question de la qualité de la source qui souvent est 'amateur'. EX : dans le cas de IR2109, en 15V, lors d'une commutation, l'étage de sortie est en l'air à ~7.5V pendant une microseconde ce qui cause un courant fort dans les mosfets, courant qu'il me fut bien difficile d'expliquer.

[

C'est un peu ce que je subodorais. Si on veut atteindre les 2000 W, il faudra encore réduire le nombre de spires au primaire. Disons environ 70 spires et hacher vers 500 Hz. On pourra limiter la puissance de manière efficace, tout simplement en ajustant la fréquence de hachage. Génial!

Oui, mais ce est pas suffisant :
1 - lors du premier créneau, on atteint la saturation du noyau et des courants enormes dans le primaire (le modèle donne 80A ?) voir msg 329/la deuxieme image/les traces en vert. Pour résoudre ce pb, il faudrait réduire la durée de l'impulsion de moitié, soit multiplier la fréquence par deux, ce qui diminuerait fortement la puissance maximale sur la charge.
2 - les fortes fluctuations de l'alimentation (jusqu'à 150V sur 300V) provoquent aussi de fortes variations du courant au primaire avec saturation du noyau lorsque la durée des impulsions est constante, voir la même image.

Une/la solution : commuter le pont lorsque le courant approche de la saturation, la durée de l'implusion sera ainsi variable et s'adaptera à ces variations, ainsi le courant au primaire n'excédera jamais la valeur choisie avec un potentiometre ... de qualité ou un simple pont diviseur pour plus de sécurité. C'est encore plusse génial.

Le SG3525 - une usine à gaz - possède bien un comparateur suivi par une bascule RS ??? dont la sortie n'est qu'une protection ??? Faudrait tout lire

Mon circuit devrait fonctionner mais un bon CI serait plus fiable.

Avec 70 spires, ça commencerait à valoir la peine d'enlever le primaire et de le rebobiner à la main. 70 spires, c'est relativement vite fait. ça aurait l'avantage de libérer encore de la place pour le secondaire monospire et d'améliorer encore le rendement. C'est en effet au niveau du secondaire que les pertes sont les plus importantes.

Avec 70 spires, il faut aussi regarder les courants : 20A crête(1)/13A RMS dans les mosfets, 145V de fluctuation sur le condensateur de 470 µF, 47A crête/8A moyens dans les diodes de redressement de l'alimentation ... voir le tableau. Un condensateur de lissage de valeur plus importante, stabilise l'alimentation, augmente la puissance disponible mais augmente aussi fortement le courant de crête dans les diodes de l'alimentation. Le courant qui circule dans les diodes à la mise en route crève les plafonds.

En hachant si haut en fréquence, est-ce qu'un soft-start serait encore nécessaire? C'est quand même 10 fois la fréquence du réseau... Mais le soft-start aurait un duty cycle très faible au départ, c'est son avantage. Donc je crois que oui, un soft-start serait utile.

Pour obtenir un maximum de puissance, il faut aller flirter avec la saturation du noyau sans aller trop loin et ce pendant un temps maximum. Des impulsions de durée constante à rapport cyclique variable (1) diminueraient aussi le temps de fonctionnement du hacheur et donc la puissance de sortie. Le but du projet est de transférer le plus fort ampérage possible sur la charge au secondaire, plutôt inhabituel.


(1) Le transistor le shunt 0.1 ohm, collecteur connecté à la patte shut down des IR2109 devrait avoir cet effet, des impulsions à rapport cyclique variable.

Tout ce qui précède peut être vu avec grande précision sur les modèles LTSpice. Les valeurs des paramètres du transfo des modèles ont été choisis afin qu'il se rapprochent au mieux - sans y arriver - du transformateur utilisé, toutes les critiques sont les bienvenues.

à voir aussi :
- snubber (mais où exactement)
- capacité sur les connexions transfo-hacheur (surtensions)
- zener Fabang
- filtre emi sur le secteur
- diodes alimentation 50/100A
- ?????







Sauf erreurssssssssssssss

[Tropique]

Disons environ 70 spires et hacher vers 500 Hz.

Je crois pouvoir certifier que 500Hz est beaucoup trop élevé, même en conservant les inductances parasites au strict minimum réaliste:
SpotWeld1.jpg
SpotWeld2.jpg
SpotWeld2 (2).jpg
SpotWeld4.jpg
Je suis passé par là, espérant me contenter d'un noyau peu volumineux mais performant, mais ça marchouille tout au plus

C'est vrai, mais l'incompétence de certains donneurs de conseils se démasque très vite.

Je crains que tu ne te trompes de cible: certains des intervenants dans ce fil sont capable de mener à bien une telle entreprise sur le plan pratique, et Hulk en fait partie. Il ne faut pas trop se fier aux apparences et confondre qualité et quantité.

Tous les intervenants maitrisent et comprennent vraisemblablement la théorie de base. Le problème, c'est que pour faire le lien entre la théorie brute telle qu'elle est enseignée dans les cours d'élec générale, et les subtilités de son application aux cas pratiques des transformateurs, il faut la carrure d'un Hermann Schreiber: c'est simple, mais pas du tout évident.
L'emploi d'un programme de sim est un plus, après que l'on ait fait ses devoirs de façon normale et traditionnelle: c'est non seulement inutile au stade du design, mais cela constitue en plus une distraction (dans le meilleur des cas). Avant de simuler, il faut réellement comprendre ce qu'il se passe, et pas essayer de comprendre à partir d'une sim.
Le converto illustré a été calculé sans faire le moins du mode appel à la sim, et n'a posé en tant que tel aucun problème: il est inadéquat, parce que les paramètres de base étaient mal choisis, en particulier la fréquence trop élevée, mais il fonctionne parfaitement.
Le mauvais choix a été fait parce que je souhaitais créer un outil léger et portable, mais cela n'a pas réussi, bien que j'aie tenu compte dès le départ de l'inductance des connections: les paramètres secondaires réels font que trop peu de puissance injectée est dissipée au niveau du point, ce qui rend le sytème faiblard

[Biname]

Me demande bien de quelle tierce personne Hulk et Tropique parle ? Il n'habite pas dans le coin j'espère ?

[Yvan_Delaserge]

Tropique,

Ecrire à quelqu'un " Ton montage ne fonctionne pas parce qu'il est mal conçu et il est mal conçu parce que tu n'as pas les connaissances théoriques et pratiques nécessaires", ça s'appelle enfoncer une porte ouverte, que ça vienne de Hulk, de Hermann Schreiber (qui est-ce, à propos?) ou même d'Albert Einstein. On aurait pu dire la même chose à Louis Pasteur ou aux frères Wright, je ne pense pas qu'ils soient arrivés du premier coup à réaliser ce qu'ils voulaient.

La compétence ne se décrète pas, elle se démontre, par exemple en essayant d'avancer une explication, voire comme tu l'as fait, en te lançant toi-même dans une réalisation. Petit cachottier, va!

Donne-nous vite des infos!!! Un montage qui ne fonctionne pas est souvent plus instructif qu'un qui fonctionne.

Tu écris que ton convertisseur est inadéquat, parce que les paramètres de base étaient mal choisis, en particulier la fréquence trop élevée, mais il fonctionne parfaitement.

Quelle était la fréquence, quelles sont les caractéristiques du transfo? Pourquoi n'as-tu pas utilisé un transfo de four microondes? Quel circuit électronique as-tu utilisé?

Tu écris aussi que "le mauvais choix a été fait parce que je souhaitais créer un outil léger et portable, mais cela n'a pas réussi, bien que j'aie tenu compte dès le départ de l'inductance des connections."

Quel est le calcul que tu avais fait?

"les paramètres secondaires réels font que trop peu de puissance injectée est dissipée au niveau du point, ce qui rend le sytème faiblard"

Tu veux dire qu'il y a trop de pertes par effet Joule au secondaire? Où se situent les pertes? Au niveau du transfo? Ou du circuit secondaire?

Dans le cas d'un transfo de four microondes, le fait d'utiliser un primaire avec peu de spires permettrait d'avoir davantage de voltage au secondaire monospire et par conséquent un courant secondaire plus faible suffirait. Avec un primaire à 70 spires, on aurait environ 3 volts au secondaire et avec 700 A on aurait les 2100 W recherchés. Si de plus, le primaire à 70 spires est moins volumineux, on peut réaliser un secondaire de plus forte section. On gagne sur les deux tableaux.
Je pensais réaliser un secondaire constitué d'un empilement de lamelles de tôle en aluminium (moins cher que le cuivre). Le nombre de lamelles et leur largeur sont calculés de manière à remplir la totalité de l'espace disponible dans les fenêtres du noyau du transfo. On peut obtenir ainsi une section de secondaire de 15 x 35 mm.
En utilisant des lamelles, on n'a pas de problème lié à la rigidité d'une barre pleine lorsqu'il s'agit de la plier en "U". Ni lorsqu'il s'agit d'ouvrir et fermer la pince. On peut aussi peindre légèrement les lamelles afin d'obtenir une isolation entre elles, destinée à éviter l'effet de peau.
Naturellement, pour avoir des lamelles bien identiques entre elles, il faut utiliser une cisaille industrielle...

Amicalement,

Yvan

[Yvan_Delaserge]

Voici quelques photos que j'avais publiées en mars dernier dans le forum "Usinages", ainsi qu'un dessin de Jean-Marie, pour expliciter un peu le principe du secondaire en lames de tôle alu.
A ce moment-là, on envisageait d'utiliser plusieurs transfos en enfilade afin d'augmenter la tension au secondaire tout en restant à 50 Hz, avec des transfos au primaire non modifié.
http://forums.futura-sciences.com/ht...1&d=1381138397


Amicalement,

Yvan

[Tropique]

Tropique,

Ecrire à quelqu'un " Ton montage ne fonctionne pas parce qu'il est mal conçu et il est mal conçu parce que tu n'as pas les connaissances théoriques et pratiques nécessaires", ça s'appelle enfoncer une porte ouverte, que ça vienne de Hulk, de Hermann Schreiber (qui est-ce, à propos?) ou même d'Albert Einstein. On aurait pu dire la même chose à Louis Pasteur ou aux frères Wright, je ne pense pas qu'ils soient arrivés du premier coup à réaliser ce qu'ils voulaient.

Hermann Schreiber est un auteur qui a bien décortiqué ce genre de problème, et a su en particulier comprendre comment utiliser intelligemment la théorie dans la pratique des convertisseurs et de leurs transfos.
Hulk t'a fait cette remarque, je pense (mais ce serait à lui de le dire), parce que dans ta démarche, tu t'éloignes des fondamentaux et donc des chances de succés. N'importe qui ayant de l'expérience (réelle) de l'électronique de puissance et de la conversion d'énergie se ferait la même réflexion.

Petit cachottier, va!

Je ne suis pas cachottier, j'évite d'influencer les autres dans leur démarche, et d'orienter trop directement leur cheminement. Je pourrais évidemment donner un projet clés en mains qui marche moyen, mais il est préférable que tu explores toi-même des voies différentes, il se peut que tu aboutisses à de meilleurs résultats.
Ici, je sais clairement que la piste des fréquences élevées est une impasse, il est inutile que tu perdes du temps dessus.

Donne-nous vite des infos!!! Un montage qui ne fonctionne pas est souvent plus instructif qu'un qui fonctionne.

Le montage n'est pas en cause, il fonctionne exactement comme prévu. Ce qui ne va pas est la fréquence trop élevée, que j'ai choisie pour pouvoir utiliser un transfo beaucoup plus performant et compact qu'un transfo µ-ondes: il est basé sur un circuit double C à grains orientés de haute performance, destiné à la conversion d'énergie à 400Hz, et j'ai utilisé la fréquence la plus basse possible compatible avec la tension que je voulais obtenir à la sortie, environ 500Hz si mes souvenirs sont exacts.
Le problème, c'est que j'ai mal estimé la résistance du point comparé aux réactances parasites, et une petites erreur dans ces valeurs conduit très vite à des performances insuffisantes. L'effet de ballast est trop fort compte tenu de la résistivité du point.
Comme j'étais au maximum des paramètres du noyau, la totalité de la fenêtre de bobinage utilisée et une induction qui doit être de ~1.5T, j'étais coincé: impossible de rattraper le coup sans changer de transfo, ce qui m'a conduit à abandonner.

Quel est le calcul que tu avais fait?

Les calculs de base: le courant secondaire compte tenu des inductances et de la tension, résistance du point, puissance à délivrer, etc

Tu veux dire qu'il y a trop de pertes par effet Joule au secondaire? Où se situent les pertes? Au niveau du transfo? Ou du circuit secondaire?

Les pertes Joule ne sont pas le problème, c'est uniquement la réactance

Dans le cas d'un transfo de four microondes, le fait d'utiliser un primaire avec peu de spires permettrait d'avoir davantage de voltage au secondaire monospire et par conséquent un courant secondaire plus faible suffirait. Avec un primaire à 70 spires, on aurait environ 3 volts au secondaire et avec 700 A on aurait les 2100 W recherchés. Si de plus, le primaire à 70 spires est moins volumineux, on peut réaliser un secondaire de plus forte section. On gagne sur les deux tableaux.

La résistance du point reste la même dans tous les cas: elle ne va pas s'adapter au primaire ni au secondaire, et il faut à la fois une tension à vide suffisante et une impédance interne suffisamment faible pour générer la puissance au bon endroit.

Je pensais réaliser un secondaire constitué d'un empilement de lamelles de tôle en aluminium (moins cher que le cuivre). Le nombre de lamelles et leur largeur sont calculés de manière à remplir la totalité de l'espace disponible dans les fenêtres du noyau du transfo. On peut obtenir ainsi une section de secondaire de 15 x 35 mm.
En utilisant des lamelles, on n'a pas de problème lié à la rigidité d'une barre pleine lorsqu'il s'agit de la plier en "U". Ni lorsqu'il s'agit d'ouvrir et fermer la pince. On peut aussi peindre légèrement les lamelles afin d'obtenir une isolation entre elles, destinée à éviter l'effet de peau.
Naturellement, pour avoir des lamelles bien identiques entre elles, il faut utiliser une cisaille industrielle...

C'est à essayer, il n'y a que l'expérimentation qui puisse donner des réponses définitives dans ces cas-là

[Yvan_Delaserge]

Ah, je comprends. Il s'agit d'un montage ancien.

OK pour le 500 Hz. Dans ton cas, tu ne pouvais pas descendre en-dessous de cette fréquence, et la réactance du secondaire empêchait d'avoir suffisamment d'intensité pour la soudure.

C'est aussi ce que j'ai trouvé en faisant mes mesures. A 500 Hz, on n'a que peu d'intensité au secondaire. Je vais continuer comme prévu. Voir ce que ça donne avec un secondaire plus court. Et ajuster la fréquence de hachage pour limiter l'intensité dans le secondaire grâce à sa réactance. Et après, voir s'il faut encore enlever des spires au primaire pour arriver à 2000 W.

Naturellement, je suis prêt à écouter tous les arguments concernant les fondamentaux, avant de passer à l'acte.

Mais il faut d'abord que je règle un nouveau problème: réparer mon alim 15 V. Elle a déclaré forfait hier soir. Je me demande du reste si ce n'est pas elle la coupable du dernier flash... A voir.

Amicalement,

Yvan

[Yvan_Delaserge]

Encore une idée qui me vient, concernant le secondaire réalisé en bandes d'aluminium.

Si on les isole entre elles ( une fine couche de vernis suffirait, compte tenu de la faible tension engagée), elles vont se comporter chacune comme un secondaire indépendant. Il y a une quinzaine de bandes. La réactance devrait donc être divisée par 15, puisque les 15 secondaires seraient connectés en parallèle, uniquement à leurs extrémités, là où on trouve les électrodes pour la soudure.

Ou bien est-ce que la proximité des bandes (elles ne seraient séparées que par une fine couche de vernis) modifierait la donne?

Que dit la théorie? Que disent les fondamentaux? Que dit Spice?


Amicalement,

Yvan

[Tropique]

Il y a une quinzaine de bandes. La réactance devrait donc être divisée par 15, puisque les 15 secondaires seraient connectés en parallèle, uniquement à leurs extrémités, là où on trouve les électrodes pour la soudure.

Non, des inductances fortement couplées mises en parallèle ne voient pas l'inductance résultante diminuer significativement.

[Biname]

Tout se modélise d'abord et ensuite, si une solution existe, on passe à la réalisation.
Vous rejetez les modèles surtout s'ils ne sont pas les vôtres. Que dire ? Rien

Ce projet rencontre quatre obstacles :

1) la saturation du noyau
2) la limite d'utilisation du noyau en fréquence ?
3) l'inductance de la charge
4) la faible résistance du point de soudure ?

Mes modèles indiquent que 1 et 3 peuvent être surmontés si 2 ne nous barre pas la route.

Quant à 4, c'est un simple calcul ! La aussi, d'excellents modèles doivent exister, il 'suffit' de modéliser des couronnes concentriques ayant chacune une résistance interne variable en fonction de la température ... yaka .

La température de fusion du cuivre est de 1000°C ! La soudure se fait à une température supérieure.

Quelques questions :

1 - dans les modèles quelles valeurs prendre pour Bs, Br, Hc ?
j'ai pris la moyenne des valeurs données ci-dessous ?

Doc dans Xfrmr.Lib :
* Bs: saturation flux density in Tesla
* Br: remnant flux density in Tesla
* Hc: coercive force in ampere-turns/meter
* Ac: effective cross sectional core area in square meter
* Lc: effective core path length in meter (excluding gap)
* Lg: effective core gap length in meter (default = 0)
* Typical numbers for common silicon steel laminations would be:
* Bs = 1.8 to 2.0, Br = 1.0 to 1.2, Hc = 20 to 40

Lc, Lg : j'interprete Lc comme la hauteur du noyau (spires horizontales) = longueur du chemin magnétique et Lg = 0 = entrefer

2 - jusqu'à quelle fréquence peut fonctionner un noyau feuilles d'acier magnétique micro ondes ?

3 - les courants de Foucault dépendent-ils de la fréquence ? Sûrement !

-------------------------

Notes :

Mon LM311 + CD4013 n'est pas pire que le CD4047 et est protégé contre le flux walking et les hard start, il n'a que des qualités par rapport au 4047 !

Un processeur permettrait de mieux gérer le hachage en anticipant la saturation au créneau suivant.

Inutile de rebobiner, moins de spires = résistance du primaire plus faible, en plus le soudeur ne fonctionnera qu'une seconde sur 10, il pourra donc absorber et dissiper l'énergie ... 1 à deux watts selon le modèle. Un rebobinage serait imparfait et augmenterait l'inductance de fuite ... ??? grave ??? Peut-être pas ? Pour 70 spires il 'suffirait' de débobiner si possible ? Mais il serait préférable de voir d'abord ce qu'on peut vraiment faire à 100/120 spires ? La résistance propre de la bobine n'est pas critique et dans les conditions de soudage, elle ne dissipe pas grand chose.

Grâce à vous TOUS, j'ai appris ici des tas de choses sur les bobines et les transformateurs. Malgré des cours solides de physique, mon ignorance en la matière était quasi totale et il y a encore des tas de choses que j'ignore ou ne comprends pas bien.

Je joins un LTSpice avec CD4047 et 2 x IR2109 avec un SD à connecter (base du transistor en bas à droite) mais SD n'est pas prévu pour jouer ce rôle.

[Yvan_Delaserge]

Non, des inductances fortement couplées mises en parallèle ne voient pas l'inductance résultante diminuer significativement.

ça aurait été trop beau! Merci Tropique!

Amicalement,

Yvan

[Tropique]

Tout se modélise d'abord et ensuite, si une solution existe, on passe à la réalisation.
Vous rejetez les modèles surtout s'ils ne sont pas les vôtres. Que dire ? Rien

Je ne suis pas opposé à des modèles valables et utilisés à bon escient, mais avant cela il faut ici se poser la question de la nécéssité même de modèles, quels qu'ils soient: le problème peut être beaucoup mieux traité de manière traditionnelle, en n'ayant besoin que d'un minimum de données très basiques comme les quantités dimensionnelles du noyau, et avec l'énorme avantage d'être intrinsèquement "fool-proof": les équations aboutissent automatiquement au bon résultat, sans s'occuper de perméabilité, de courant de saturation, de champ coercitif ou autre.
La sim peut éventuellement être utilisée par la suite pour vérifier certains aspect du design, ou faire de jolies illustrations, mais faire un design en se basant sur la sim est un bon moyen d'aller droit dans le mur; c'est vrai également dans le monde réel: bidouiller quelque chose par essais et erreurs jusqu'à ce que cela marche(ouille) aboutit rarement à quelque chose de valable.

Certains paramètres ne seront pas connus avec suffisamment de précision, et il faudra passer par une phase d'expérimention pour l'optimisation, mais il est essentiel de partir sur des bases solides.

[Yvan_Delaserge]

Ce projet rencontre quatre obstacles :

1) la saturation du noyau

Le noyau ne sature qu'à vide. Si du courant circule dans le secondaire, il va s'opposer à la saturation du noyau. Si on hache à une fréquence qui ne soit pas un multiple de 100 Hz, on échappe au phénomène de flux walking que l'on a mis en évidence.

2) la limite d'utilisation du noyau en fréquence ?

Vers les fréquences élevées, ça se comporte bien. J'ai fait des essais à plus de 800 Hz. Voir les résultats avec oscillogrammes, ci-dessus. J'avais eu toutes sortes de prédictions apocalyptiques, concernant les pertes par hystérésis et courants de Foucault, résonances dans les enroulements, etc, etc,qui ne se sont pas vérifiées. Notamment, pas de surtensions, pas d'échauffement notable ni du fer ni du cuivre... De toutes manières, l'utilisation lors de la soudure par points sera intermittente avec un rapport cyclique au maximum de 1:10. Une soudure de 1 seconde. 10 secondes de repositionnement pour la soudure suivante.

3) l'inductance de la charge

Comme on l'a vu, le secondaire est constitué d'une boucle en tôles d'alu d'environ 1 mètre de longueur et d'une section globale de 15 x 30 mm

4) la faible résistance du point de soudure ?

Elle est de quelques milliohms. ça peut facilement se calculer par la formule R = résistivité du fer x épaisseur des tôles à souder / section de la soudure. On va utiliser des électrodes en cuivre de 3 mm de diamètre.De toutes façons, la résistance du point de soudure sera (a froid) inférieure à celle du circuit seondaire. Le rendement sera mauvais par définition. mais lorsque le point de soudure commence à chauffer, sa résistance augmente et le rendement s'améliore. C'est un cercle vertueux.

La température de fusion du cuivre est de 1000°C ! La soudure se fait à une température supérieure.

Oui, il s'agit d'atteindre la température de fusion du fer, qui est supérieure à celle du cuivre. Mais on compte sur la conductivité thermique du cuivre pour éviter la fusion des électrodes. A condition que le temps de soudure soit court ( moins de 1 seconde) et que les électrodes aient le temps de refroidir entre deux soudures(faible rapport cyclique).

Un processeur permettrait de mieux gérer le hachage en anticipant la saturation au créneau suivant.

Le problème avec un microcontrôleur, c'est qu'il ne faudrait pas que le microcode plante en laissant tout allumé! Si tu vois ce que je veux dire...Un circuit comme le SG 3525 permet un soft start et le nombre de composants externes est raisonnable. Le circuit est fait pour ça: une alim à découpage.Il y a de multiples sécurités. Et il ne risque pas de planter.

Inutile de rebobiner, moins de spires = résistance du primaire plus faible, en plus le soudeur ne fonctionnera qu'une seconde sur 10, il pourra donc absorber et dissiper l'énergie ... 1 à deux watts selon le modèle. Un rebobinage serait imparfait et augmenterait l'inductance de fuite ... ??? grave ??? Peut-être pas ? Pour 70 spires il 'suffirait' de débobiner si possible ? Mais il serait préférable de voir d'abord ce qu'on peut vraiment faire à 100/120 spires ? La résistance propre de la bobine n'est pas critique et dans les conditions de soudage, elle ne dissipe pas grand chose.

Ce qui limite le courant au secondaire, c'est la réactance du secondaire, qui est multipliée par le carré du rapport de transformation, si on regarde les choses depuis le point de vur du hacheur. Comme on ne peut pas modifier les dimensions du secondaire pour des raisons mécaniques (on a besoin d'une pince avec des mâchoires de 50 cm de long), on ne peut que modifier le rapport de transformation. Mais avec précaution, il intervient au carré. Il faut réduire le nombre de spires au primaire. Ensuite, il faudra ajuster la fréquence de hachage pour que, grâce à la réactance du secondaire, la puissance totale fournie par le hacheur ne dépasse pas 2000 W.


Amicalement,

Yvan

[Biname]

Je ne suis pas opposé à des modèles valables et utilisés à bon escient, mais avant cela il faut ici se poser la question de la nécéssité même de modèles, quels qu'ils soient: le problème peut être beaucoup mieux traité de manière traditionnelle, en n'ayant besoin que d'un minimum de données très basiques comme les quantités dimensionnelles du noyau, et avec l'énorme avantage d'être intrinsèquement "fool-proof": les équations aboutissent automatiquement au bon résultat, sans s'occuper de perméabilité, de courant de saturation, de champ coercitif ou autre.
La sim peut éventuellement être utilisée par la suite pour vérifier certains aspect du design, ou faire de jolies illustrations, mais faire un design en se basant sur la sim est un bon moyen d'aller droit dans le mur; c'est vrai également dans le monde réel: bidouiller quelque chose par essais et erreurs jusqu'à ce que cela marche(ouille) aboutit rarement à quelque chose de valable.

Certains paramètres ne seront pas connus avec suffisamment de précision, et il faudra passer par une phase d'expérimention pour l'optimisation, mais il est essentiel de partir sur des bases solides.

Tropique, j'accorde beaucoup de crédit à ce que tu écris et dans ce cas tu connais manifestement le sujet sur le bout des doigts, ce qui n'est pas mon cas.

Si tu avais ouvert un de mes 'modèles' tu aurais pu lire 'Introduire les bonnes valeurs ' et tu aurais vu des résistances 'variables' à ajuster. Je considère que LTSpice est un excellent moyen d'expérimentation et d'apprentissage ... il m'a été très utile. Et je suis d'accord que dans ce cas, les résultats manquent de précision, ce qui sera très souvent le cas les caractéristiques des composants étant variables ... entre autres.

D'un point de vue didactique, les traces de LTSpice valent celles d'un oscilloscope et s'obtiennent beaucoup plus simplement.

Lorsqu'on calcule, on se base sur les mêmes valeurs que LTSpice et nos calculs sont sont aussi des approximations.

Mais bon, tu n'aimes pas les modèles, très bien, moi ce sont les bananes.

[Tropique]

D'un point de vue didactique, les traces de LTSpice valent celles d'un oscilloscope et s'obtiennent beaucoup plus simplement.

Je ne suis pas opposé à l'utilisation de LTspice, c'est un outil utile et puissant, et j'ai même créé un fil de référence en "Projets" à ce sujet. Mais comme tout outil puissant il doit être manié avec respect, précaution et discernement

Lorsqu'on calcule, on se base sur les mêmes valeurs que LTSpice et nos calculs sont sont aussi des approximations.

Il y a des incertitudes sur les valeurs numériques, qui influent sur le résultat final, mais pour le calcul magnétique, il y a une particularité essentielle: s'il y a des incohérences dans les données (et dans ce domaine, il n'est pas simple d'obtenir des valeurs de qualité), cela fait converger la sim de manière incorrecte, mais la beauté et la subtilité des formules, c'est leur cohérence intrinsèque, qui leur permet de "retomber sur leurs pattes" au final, avec juste les incertitudes de départ sur les paramètres reproduites telles quelles (et il ne faut que très peu de paramètres, beaucoup moins que pour une sim correcte).

[Biname]

>>> 1) la saturation du noyau
Le noyau ne sature qu'à vide.
Si du courant circule dans le secondaire, il va s'opposer à la saturation du noyau.

Fabang a écrit la même chose ! Cette affirmation me hante , je n'arrive pas à lier les faits à la théorie, il faudrait appeler le petit bonhomme d'ampère ... ou sa main droite ou est-ce la gauche

1 - comment expliques-tu tes traces d'oscilloscope montrant un courant au primaire dont la courbe s'infléchit rapidement pour atteindre des sommets ?

2 - LTSpice montre ce type de courbes lorsque les impulsions sont 'trop longues' et en charge

Je pense que cette affirmation vient des transfos secteurs fonctionnant en 50Hz sinusoïdal pour qui cette affirmation est valable. En régime transitoire, plus l'impulsion s'allonge, plus on s'approche du courant continu et là, je suppose que tout le monde voit le court-circuit et donc la saturation du noyau.

Oui, en régime transitoire, le noyau peut saturer en charge. Et, en régime transitoire, le courant de saturation et lié au nombre de spires.

Si on hache à une fréquence qui ne soit pas un multiple de 100 Hz, on échappe au phénomène de flux walking que l'on a mis en évidence.

Encore une fois, LTSpice montre que le 'ripple' d'alimentation occasionne des surintensités énormes - primaire en court circuit - dans les mosfets souvent sur une impulsion seulement, mais récurrentes. Les variations au niveau de la charge peut aussi déstabiliser le hacheur et provoquer du flux walking, ne pas s'en prémunir est aller droit dans le mur. S'en prémunir en augmentant la fréquence c'est aussi se priver d'une bonne partie de la puissance disponible.

>>> 2) la limite d'utilisation du noyau en fréquence ?
Vers les fréquences élevées, ça se comporte bien. J'ai fait des essais à plus de 800 Hz. Voir les résultats avec oscillogrammes, ci-dessus. J'avais eu toutes sortes de prédictions apocalyptiques, concernant les pertes par hystérésis et courants de Foucault, résonances dans les enroulements, etc, etc,qui ne se sont pas vérifiées. Notamment, pas de surtensions, pas d'échauffement notable ni du fer ni du cuivre... De toutes manières, l'utilisation lors de la soudure par points sera intermittente avec un rapport cyclique au maximum de 1:10. Une soudure de 1 seconde. 10 secondes de repositionnement pour la soudure suivante.
>>> 3) l'inductance de la charge
Comme on l'a vu, le secondaire est constitué d'une boucle en tôles d'alu d'environ 1 mètre de longueur et d'une section globale de 15 x 30 mm
>>> 4) la faible résistance du point de soudure ?
Elle est de quelques milliohms. ça peut facilement se calculer par la formule R = résistivité du fer x épaisseur des tôles à souder / section de la soudure. On va utiliser des électrodes en cuivre de 3 mm de diamètre.De toutes façons, la résistance du point de soudure sera (a froid) inférieure à celle du circuit seondaire. Le rendement sera mauvais par définition. mais lorsque le point de soudure commence à chauffer, sa résistance augmente et le rendement s'améliore. C'est un cercle vertueux.

On va considérer qu'on peut atteindre 1000 Hz ? Ca suffira ... enfin, selon le modèle et la charge utilisée.

>>> La température de fusion du cuivre est de 1000°C ! La soudure se fait à une température supérieure.
Oui, il s'agit d'atteindre la température de fusion du fer, qui est supérieure à celle du cuivre. Mais on compte sur la conductivité thermique du cuivre pour éviter la fusion des électrodes. A condition que le temps de soudure soit court ( moins de 1 seconde) et que les électrodes aient le temps de refroidir entre deux soudures(faible rapport cyclique).

Ici, les nouvelles ne sont pas bonnes, les soudeurs par points 'pro' envoient 7 à 10 kA pendant quelques dixièmes de secondes mais appliquent aussi une force de 260 à 600 daN(=kg) avant et après la soudure, sans parler des caractéristiques de l'électrode et autres joyeusetés.

http://pastel.archives-ouvertes.fr/d...Chainarong.pdf
Lire page 8 et 9 ça suffira

Ca ne signifie pas qu'on obtiendra aucun résultat !

>>>Un processeur permettrait de mieux gérer le hachage en anticipant la saturation au créneau suivant.
Le problème avec un microcontrôleur, c'est qu'il ne faudrait pas que le microcode plante en laissant tout allumé! Si tu vois ce que je veux dire...Un circuit comme le SG 3525 permet un soft start et le nombre de composants externes est raisonnable. Le circuit est fait pour ça: une alim à découpage.Il y a de multiples sécurités. Et il ne risque pas de planter.

On en a déjà parlé, c'est ce que je ferais avec un disjoncteur électronique sur le courant au primaire.
Mais bon, en puissance(1) on ne gagne pas grand chose(<15%) avec mon 4013-LM311 par rapport au 4047, on ne gagnerait probablement pas beaucoup plus avec le microprocesseur.

Plantage : pas plus que le 4047 et les multiples soudures et composants du contrôle mais bon c'est un choix.

(1) en sécurité oui

Ce qui limite le courant au secondaire, c'est la réactance du secondaire, qui est multipliée par le carré du rapport de transformation, si on regarde les choses depuis le point de vue du hacheur. Comme on ne peut pas modifier les dimensions du secondaire pour des raisons mécaniques (on a besoin d'une pince avec des mâchoires de 50 cm de long), on ne peut que modifier le rapport de transformation. Mais avec précaution, il intervient au carré. Il faut réduire le nombre de spires au primaire. Ensuite, il faudra ajuster la fréquence de hachage pour que, grâce à la réactance du secondaire, la puissance totale fournie par le hacheur ne dépasse pas 2000 W.

La réactance de la pince est constante ? ~0.3µH ???? Selon mes calculs msg #315 msg #317, la puissance sur la charge (0.3µH, 0.0022ohms) augmente en diminuant le nombre de spires et en augmentant la fréquence, les tableaux et graphiques msg #333 semblent le confirmer.


Amicalement aussi évidemment

[Tropique]

Le noyau ne sature qu'à vide. Si du courant circule dans le secondaire, il va s'opposer à la saturation du noyau.

Ce n'est pas vrai pour un transfo idéal, dans lequel l'induction de crête n'est pas modifiée par la charge. Dans un transfo réel, il y a une diminution de l'induction, mais c'est un effet de second ordre et il faudrait surcharger sévèrement le transfo pour que cela devienne significatif.
Il est parfaitement possible de saturer un transfo fonctionnant à pleine charge et même au-delà, avec les mêmes conséquences qu'à vide

Si on hache à une fréquence qui ne soit pas un multiple de 100 Hz, on échappe au phénomène de flux walking que l'on a mis en évidence.

La solution proposée quelques centaines de posts plus haut reste valable: un condensateur de liaison, suffisamment grand mais pas trop, qui éliminera les soucis de magnétisation et de flux-walking.

Ce qui limite le courant au secondaire, c'est la réactance du secondaire, qui est multipliée par le carré du rapport de transformation, si on regarde les choses depuis le point de vur du hacheur. Comme on ne peut pas modifier les dimensions du secondaire pour des raisons mécaniques (on a besoin d'une pince avec des mâchoires de 50 cm de long), on ne peut que modifier le rapport de transformation. Mais avec précaution, il intervient au carré. Il faut réduire le nombre de spires au primaire.

Diminuer le nombre de spires primaire implique d'augmenter d'autant la fréquence, en définitive le résultat sera une augmentation proportionnelle du courant (même moins en fait en tenant compte des effets de second ordre) mais l'inconvénient d'un ballastage si important sera de transformer l'ensemble en une source de courant, qui consommera peu de puissance active à froid, mais qui va s'emballer dès que le point va chauffer un peu: ce sera difficile à controler avec juste un timer, et en plus les MOS et les condensateurs de filtrage vont devoir supporter une puissance réactive très élevée, ce qui va augmenter le stress.

[Yvan_Delaserge]

Diminuer le nombre de spires primaire implique d'augmenter d'autant la fréquence, en définitive le résultat sera une augmentation proportionnelle du courant (même moins en fait en tenant compte des effets de second ordre) mais l'inconvénient d'un ballastage si important sera de transformer l'ensemble en une source de courant, qui consommera peu de puissance active à froid, mais qui va s'emballer dès que le point va chauffer un peu: ce sera difficile à controler avec juste un timer, et en plus les MOS et les condensateurs de filtrage vont devoir supporter une puissance réactive très élevée, ce qui va augmenter le stress.

Je ne suis pas sûr d'avoir bien compris.

Par puissance active à froid, tu veux dire si le circuit secondaire est ouvert? La puissance à vide?

Lors d'une soudure, au début, à froid, la résistance des tôles à souder sera à son minimum et le courant dans le circuit secondaire au maximum.

Lorsque le circuit secondaire, ainsi que les tôles à souder se mettent à chauffer, leur résistance augmente, donc le courant dans le circuit secondaire diminue.

Pour qu'il y ait emballement, il faudrait que l'échauffement provoque une augmentation de courant.
Cela pourrait se produire dans les IGBT, mais je vais utiliser des modèles 60 A, avec un radiateur de bonne taille. En une seconde (temps d'une soudure), leur température n'aura pas le temps de monter beaucoup.

Peux-tu éclairer un peu ma lanterne?

Amicalement,

Yvan

[Biname]

Je ne suis pas opposé à l'utilisation de LTspice, c'est un outil utile et puissant, et j'ai même créé un fil de référence en "Projets" à ce sujet. Mais comme tout outil puissant il doit être manié avec respect, précaution et discernement

Et moi, je n'en suis pas capable ?

Il y a des incertitudes sur les valeurs numériques, qui influent sur le résultat final, mais pour le calcul magnétique, il y a une particularité essentielle: s'il y a des incohérences dans les données (et dans ce domaine, il n'est pas simple d'obtenir des valeurs de qualité), cela fait converger la sim de manière incorrecte, mais la beauté et la subtilité des formules, c'est leur cohérence intrinsèque, qui leur permet de "retomber sur leurs pattes" au final, avec juste les incertitudes de départ sur les paramètres reproduites telles quelles (et il ne faut que très peu de paramètres, beaucoup moins que pour une sim correcte).

Je te sens doué pour l'argumentation 'ad nauseam'

[Tropique]

Je ne suis pas sûr d'avoir bien compris.

Par puissance active à froid, tu veux dire si le circuit secondaire est ouvert? La puissance à vide?

Lors d'une soudure, au début, à froid, la résistance des tôles à souder sera à son minimum et le courant dans le circuit secondaire au maximum.

Lorsque le circuit secondaire, ainsi que les tôles à souder se mettent à chauffer, leur résistance augmente, donc le courant dans le circuit secondaire diminue.

Lorsque le point est froid, sa résistance est très faible, et pour un courant donné la dissipation l'est aussi. Lorsqu'il chauffe, la dissipation augmente, ce qui fait augmenter la résistance, donc la dissipation, et ainsi de suite: ce que tu appelais un cercle vertueux. Mais si le courant ne dépend pas beaucoup de la résistance du circuit secondaire (ce vers quoi tu te diriges en augmentant la fréquence), il y a des effets pervers: il va falloir beaucoup de temps initialement pour que le chauffage commence sérieusement, mais une fois que les choses auront démarré, tout va se passer très vite. Il va donc être difficile de doser l'énergie effectivement délivrée en se basant uniquement sur le temps, comme c'est fait habituellement, parce qu'une différence infime de conditions initiales va aboutir à des écarts importants et imprévisibles au final.
On peut faire une analogie avec une PTC alimentée par une source de courant: tant que le courant est sous un certain seuil, il ne se passe pas grand chose, mais s'il augmente de trop, on arrive à un point d'instabilité, de basculement où tout s'accélère.
Avec une source de tension ayant une faible résistance interne, il y a au contraire une stabilisation parce que l'augmentation de résistance réduit la puissance dissipée

Cela pourrait se produire dans les IGBT, mais je vais utiliser des modèles 60 A, avec un radiateur de bonne taille. En une seconde (temps d'une soudure), leur température n'aura pas le temps de monter beaucoup.

Les Igbt auront toujours à supporter le même courant, réactif au début, actif ensuite, là n'est pas le problème (mais il sera élevé à cause du faible rapport de transformation)

Et moi, je n'en suis pas capable ?

J'ai l'impression par moments d'une certaine déconnexion des réalités physiques (mais je peux me tromper, ce n'est qu'une impression)

Je te sens doué pour l'argumentation 'ad nauseam'

Pour un sujet technique, j'ai une vue utilitariste du problème: comment arriver au but fixé le plus efficacement, le plus rapidement et d'une manière excluant le plus possible les paramètres inconnus et/ou difficilement maitrisables.
En employant la méthode normale de design du transformateur, on a en tout et pour tout besoin de connaitre la surface effective du noyau, l'induction maximale que l'on peut tolérer et la fréquence de fonctionnement et la tension d'alimentation: tous les autres facteurs s'éliminent d'eux mêmes du problème ou sont accessoires.
Après, on peut prendre en compte l'effet des diverses impédances sur le courant secondaire, mais là également c'est de l'arithmétique simple.

A partir de là, rien n'empêche de simuler pour voir le comportement au démarrage, optimiser les paramètres etc, mais c'est la cerise sur le gâteau, seule l'étape précédente est nécessaire et suffisante.
Je constate qu'il a fallu 350 posts pour en arriver là (et qu'on repasse par les mêmes endroits) ... ad nauseam?

[Biname]

Si je dis que la notion d'impédance est uniquement liée au régime sinusoïdal, on me tue ? . On est en régime transitoire ici - des impulsions à flancs raides, ça change beaucoup de choses ... au niveau saturation - courant - entre autres.

Remarquez moi aussi ici j'ai posté des R + jX ! Jusqu'à ce que je me rende compte que f n'existe pas

[Tropique]

Si je dis que la notion d'impédance est uniquement liée au régime sinusoïdal, on me tue ?

L'impédance est le quotient de la tension au courant (argument compris). Si on se donne la peine de prendre en compte la courbe en fonction de la fréquence, cela reste valable pour tout signal (sans être une valeur numérique ou complexe unique, évidemment), mais dans le cas présent ce qui va dominer est la valeur à la fondamentale, pour deux raisons principales: l'amplitude des harmoniques est au mieux égale à 1/3 de la fondamentale, et le circuit étant inductif, le courant va en plus diminuer dans les mêmes proportions. En résumé, l'harmonique 3 va contribuer au ~1/9 du courant. Vu le niveau d'approximation accepté ici aux premiers stades de la mise au point, cela peut être considéré comme négligeable (provisoirement)

. On est en régime transitoire ici - des impulsions à flancs raides, ça change beaucoup de choses

Curieusement, non, pratiquement rien (comme Yvan l'a constaté indirectement en augmentant la fréquence): le contenu HF augmente en principe les pertes dans les tôles et dans le cuivre, mais en même temps comme la tension reste identique, l'induction diminue d'autant.
Il n'y a pas de proportionnalité directe, ce sera donc une question de soustraction d'exposants fractionnaires, mais en première approximation et pour des ΔF faibles, on peut considérer que les pertes ne changent pas ou peu..

au niveau saturation - courant - entre autres.

Ce qui compte pour la saturation du noyau est le produit v*s: le facteur qui était de ~4.44 dans le calcul sinusoidal devient 4 en carré, mais c'était normalement déjà inclu à partir du moment où on a utilisé la bonne formule pour le design du transfo.
Pour le courant, je ne vois pas très bien où se situe la différence: il va croitre de manière linéaire au lieu de (co)sinusoidale dans la zone où le noyau reste éloigné de la saturation, au delà c'est également difficile à prévoir de manière analytique. Si cela a de l'importance, une sim bien paramétrée peut donner une approximation acceptable de la forme.

Remarquez moi aussi ici j'ai posté des R + jX ! Jusqu'à ce que je me rende compte que f n'existe pas

Au niveau du noyau, les valeurs d'impédance quelles qu'elles soient sont sans signification, c'est donc un non-problème. Pour ce qui est de déterminer le courant rms secondaire, ce qui importe est la somme quadratique des courants; avec la première harmonique à ~1/9, sa contribution dans le courant rms peut très raisonnablement être considérée comme négligeable, même en deuxième analyse, et donc l'impédance approximée à R+jX.
Après, pour avoir une idée de la forme exacte du courant il n'est pas interdit de faire une sim avec des paramètres réalistes, bien au contraire: toutes les informations pertinentes peuvent avoir une utilité. Mais il est essentiel de faire en sorte que ces infos soient effectivement pertinentes: ce n'est pas LTspice qui va faire le tri, et si on l'alimente avec des valeurs ou des hypothèses farfelues, il sortira des résultats de même métal, avec cependant toutes apparences de sérieux et de fiabilité.
Avant de lancer une simulation, il vaut mieux avoir une idée très précise de ce à quoi s'attendre, et s'il y a une divergence, il faut soigneusement en analyser la cause: soit ce sont des entrées ou hypothèses incorrectes (cas normal), soit il y a réellement quelque chose d'imprévu

[Yvan_Delaserge]

Lorsque le point est froid, sa résistance est très faible, et pour un courant donné la dissipation l'est aussi. Lorsqu'il chauffe, la dissipation augmente, ce qui fait augmenter la résistance, donc la dissipation, et ainsi de suite: ce que tu appelais un cercle vertueux. Mais si le courant ne dépend pas beaucoup de la résistance du circuit secondaire (ce vers quoi tu te diriges en augmentant la fréquence), il y a des effets pervers: il va falloir beaucoup de temps initialement pour que le chauffage commence sérieusement, mais une fois que les choses auront démarré, tout va se passer très vite. Il va donc être difficile de doser l'énergie effectivement délivrée en se basant uniquement sur le temps, comme c'est fait habituellement, parce qu'une différence infime de conditions initiales va aboutir à des écarts importants et imprévisibles au final.
On peut faire une analogie avec une PTC alimentée par une source de courant: tant que le courant est sous un certain seuil, il ne se passe pas grand chose, mais s'il augmente de trop, on arrive à un point d'instabilité, de basculement où tout s'accélère.
Avec une source de tension ayant une faible résistance interne, il y a au contraire une stabilisation parce que l'augmentation de résistance réduit la puissance dissipée
Les Igbt auront toujours à supporter le même courant, réactif au début, actif ensuite, là n'est pas le problème (mais il sera élevé à cause du faible rapport de transformation)

Je pensais mener les essais de la manière suivante:
Avec un circuit secondaire monospire d'une longueur d'un mètre, en court-circuit franc, régler la fréquence de hachage de manière à ce qu'il y circule environ 1000 A. (Au besoin, réduire un peu le nombre de spires du primaire, mais le moins possible).
Dans les conditions réelles d'une soudure, on aura ces 1000 A qui vont traverser les tôles à souder à l'état froid. Les tôles vont commencent à chauffer rapidement, leur résistance augmentera. Le courant dans le secondaire ne pourra que diminuer. Mais comme les tôles sont déjà chauffées, la dissipation de chaleur se fera davantage dans les tôles et moins dans le circuit secondaire. La forme du courant dans le secondaire sera trapézoïdale: élevée au début, plus faible à la fin. La dissipation dans le soudure aurait la forme inverse: Modérée au début, plus forte à la fin.
Es-tu d'accord avec ça?

En fait,le courant dans le secondaire court-circuité est limité à la fois par la résistance ohmique et par la réactance. On n'est pas dans une situation de pure source de courant. La réactance est utilisée juste ce qu'il faut pour que le courant au secondaire ne dépasse pas 1000A. (pour que les plombs de la maison résistent!). En fait, s'il s'avère ultérieurement nécessaire de réduire encore le nombre de spires du primaire, la tension à vide du secondaire augmentera, et on pourra se contenter de disons 7-800 A. On vise 2 KW à dissiper dans le secondaire.

En outre, le souci que j'ai est le suivant: Avec un nombre de spires X et une fréquence de hachage Y, choisis pour avoir le courant cité de 1000 A, si on active (par erreur) le hacheur avec le secondaire ouvert, le noyau du transfo va probablement se trouver en saturation et on va avoir des surintensités importantes dans le circuit primaire. Qu'en penses-tu?


Amicalement,

Yvan