Bonjour,
Un entrefer dans un transfo HF peut-il créer des pertes supplémentaire ?
Je fait référence à un usage en transformateur dont le primaire est alimenté par de l'alternatif carré sans composante continue, pas aux convertisseurs flyback ou forward.
Parait que les lignes de flux sont pas droites dans l'entrefer mais quel effet ça peut avoir...
Merci.
Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.
Bonjour,
Oui complètement !
Il y a pas mal de publications qui traîtent ce sujet car évidemment, si on comprend bien ce qui se passe qualitativement, il est difficile d'avoir des estimations fiables sans passer par des modèles numériques souvent lourds.
Qualitativement, du fait de l'épanouissement des lignes de champs au niveau de l'entrefer, tu vas avoir un champ B, alternatif, très concentré au niveau des bobinages proches de l'entrefer, donc des courants induits dans ces bobinages et donc des pertes supplémentaires, qui ont le mauvais goût d'être très localisées (point chaud, destruction locale de l'isolant etc...) et c'est d'ailleurs souvent cet aspect qui est + gênant que d'avoir un moins bon rendement.
Bonjour,
Effectivement, le flux n'est pas "droit" dans l'entrefer, ce qui pose des problèmes :
- de CEM ;
- de courants induits (i.e. de pertes) dans les conducteur situés autours de l'entrefer : bobinage, blindage, ferrite elle-même...
Il faut donc, de ce point de vue, laisser "un peu" d'espace entre l'entrefer et les bobinages.
En PJ une simu FEM à 200kHz, mu_r=1000, 1A circule dans le bobinage. Entrefer de 1mm. conductivité du ferrite : 2S/m. On représente 50 lignes de flux, les couleurs représentent la densité de courant.
On observe effectivement que le flux au niveau de l'entrefer n'est pas bien canalisé.
Dernière modification par Antoane ; 27/10/2015 à 13h55.
Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.
Même set-up mais en placant la bobine sur l'entrefer et en zoomant.
L'échelle de couleurs est différente.
Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.
Hello !
Est-ce lié à cela ? https://en.wikipedia.org/wiki/Interf..._field_vectors
Et .. c'est quoi ton logiciel si mignon ?
Dernière modification par ranarama ; 27/10/2015 à 14h08.
Bonjour,
C'est lié au fait que la perméabilité de l'air est bien plus faible que celle du ferrite (1000 fois moins dans ma simu, faite sous FEMM).
Analogie électrique : le ferrite est du cuivre, l'air est un mauvais conducteur (résistivité 1000 fois plus élevée). On injecte du courant entre les pièces de cuivre et on observe les lignes de courant.
Sans entrefer, quasiment aucun courant ne circule dans le mauvais conducteur, court-circuité par le cuivre. Avec un entrefer, le courant est obligé de traverser le mauvais conducteur, mais il va un peu déborder en dehors du chemin droit entre les lignes de cuivres.
Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.
Bonjour,
Ranamara, d'une certaine façon oui. La continuité de la composante normale de B impose que dans l'entrefer, B est du même ordre de grandeur que dans le fer (donc élevé). Et comme les courants induits sont en sigma*dB/dt ... ça pique.
Pour le logiciel, je crois reconnaître FEMM4.2 (l'ami de mes études :P). Libre et open source, il se couple parfaitement avec Matlab/Octave (très pratique pour faire de l'étude paramétrique ou de l'optimisation)... et est franchement facile à utiliser bien qu'assez sommaire.
Merci pour ces réponses,
Je vais essayer mon montage en demi pont sur un transfo sans entrefer pour voir si je perds moins, là il chauffe à mort même à vide..
Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.
Re,
De mon expérience, l'effet des lignes de champs d'entrefer n'occasionne pas directement un gros échauffement global mais plutôt une destruction locale du bobinage (et ensuite, éventuellement un chauffage à cause des court-jus crées); ton souci vient peut-être aussi du fait que ton entrefer est trop grand, et que donc le courant magnétisant est colossal, bien supérieur à ce que peut encaisser le bobinage...
As-tu bien contrôlé les valeurs de tes inductances primaire/seconaire et tes coefficients de fuite ?
J'ai pas de matériel pour le faire.Envoyé par erff
"et tes coefficients de fuite" >> je sais pas ce que c'est.
J'ai un courant magnétisant bcp trop élevé à mon gout, ça a entraîné un échauffement anormal du bobinage primaire en charge;
Alors pour voir si une sur-intensité (à cause du courant due à la charge) était la cause de la surchauffe de mon transfo, je l'ai mis sous tension à vide: et surprise il chauffe toujours à mort.
Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.
Bonsoir,
L'allure du courante est-elle conforme aux attentes, as-tu pu vérifier que le matériaux ne saturait pas ?
Ton ferrite est-il adapté à la fréquence de travail ?
Le coefficient de fuite caractérise l'inductance de fuite du transfo par rapport à l'inductance magnétisante.
Méthode plus ou moins bricolage :
GBF + capa => recherche de résonance
pente du courant lorsque le composant est soumis à un créneau (ce qui donne également le courant de saturation) ;
Dernière modification par Antoane ; 27/10/2015 à 19h12.
Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.
J'ai un courant de forme plutôt triangulaire, dont les segments sont légèrement arrondis. Il ne donne pas l'impression de vouloir "s'envoler": l'arrondie est dans le sens "rassurant" et ne tend pas vers l'inversion (ce qui devrait se passer en cas de début de saturation à mon avis).
Je ne sais pas, c'est de la récup, je ne pense pas que ça pose problème, j'ai 2 blocs de type PQ qui tournent à seulement 30 kHz.
En effet mais j'ai pas de GBF
Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.
Merci bien pour les explications, effectivement si le contenu devient trop grand pour le contenant ça déborde c logique ^^
La couleur rouge dans l'entrefer signifie elle a la fois l'intensité intense d'un champ et le stockage d'énergie à cet endroit précis ? Cela pourrait illustrer pourquoi les entrefers reduisent la saturation dans les CM. Si l'energie devient contenue essentiellement dans l'air (entrefer suffisament long), j'imagine que la saturation deviendrait difficile et tant mieux, de quoi construire une bobine qui ne sature pas trop vite.
Par contre pas pigé l’intérêt de rajouter un entrefer pour un transfo et signal carré, pas grave je pige que dalle à la HF de toute manière donc je suis pas à ça près
Ce que tu vois sur les CM à coté du process c'est des "synchronous buck converter" ça ne fait pas de stockage inductif. J'espère que tu ne confonds pas quelque chose.
Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.
Re
ha je parlais du zoom du msg 4# , Merci tout de même de ta réponse j'irai voir c'est koi un "synchronous buck converter" pour ma culturation perso ^^
Sinon j'avais un TP comme ça, si ça peut te remettre dans le contexte :
- j'avais noté que le triangle (courant) est l'intégrale du carré (tension) puisque le flux est l'integrale de u(t) (loi de Faraday) + avance de phase de Pi/2
- le courant et le flux sont de mm forme (car L cste)
- le bout arrondi correspond au début de la saturation, si tu augmentes le courant (l'excitation magnétique) ou diminue l'entrefer (son aptitude a linéariser la réponse du C.M.) => il s'accentue en forme de pointe
- il apparait un déphasage arrière liée à l’hystérésis
Si tu savais déjà tout ça dsl de t'avoir sous-estimé je connais pa sdu tout le niveau de chacun ici bah à la limite ces infos pourront en inspirer d'autres ^^
Dernière modification par ranarama ; 27/10/2015 à 20h17.
Bonsoir,
Il n'y a pas de couleur rouge dans l'entrefer (sur mes simus en tous cas) : les couleurs représentent les densités de courant, il n'y a pas de courant dans l'air.
Il y a du rouge dans les bobines, autour de l'entrefer, là où le flux "fringant" ("fringent flux", outre-manche) induit des courants de Foucault dans le matériaux conducteur.
Pourquoi avoir mis un entrefer ? Il diminue l'inductance magnétisante (en augmentant la reluctance du noyau).
Dans un transfo, on ne cherche pas à stocker d'énergie mais à avoir le meilleur couplage possible entre les enroulements, avec une inductance magnétisante maximale. Quand c'est possible, on évite donc les entrefers ; à vrai dire, je ne vois pas pourquoi on en mettrait un...
Un transfo fonctionne théoriquement à flux nul : le flux secondaire compense le flux primaire.
L'effet de la résistance parasite du montage est donc observable (morceau d'exponentielle d'un circuit RL, cste de temps L/R), alors que le transfo est à vide... C'est mauvais.
Tu appliques ici un créneau d'amplitude et de fréquence connues à l'inductance, tu mesures le courant... L=uΔt/ΔI
C'est effectivement bas.Je ne sais pas, c'est de la récup, je ne pense pas que ça pose problème, j'ai 2 blocs de type PQ qui tournent à seulement 30 kHz.
Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.
Je n'en ai pas mi, c'est des ferrites de récupération, y'en a un, je m'en serais bien passé.
J'espère que si j'en achète sans entrefer du tout mon truc se comportera moins comme une chaudière.
Pourquoi, ça t'inspires quoi ?
Vue ses pertes incroyables à vides, on peut considérer qu'il n'est plus réellement à vide...
Dernière modification par Antoane ; 27/10/2015 à 20h59. Motif: Réparation balise quote
Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.
Pour passer un bête signal carré, je ne vois pas non plus... Mais en dehors des convertisseurs à stockage intermédiaire (flyback ...) il y a des cas intéressants.Par contre pas pigé l’intérêt de rajouter un entrefer pour un transfo et signal carré, pas grave je pige que dalle à la HF de toute manière donc je suis pas à ça près
1- Ça peut être utilisé dans les convertisseurs entrelacés à bobines couplées. Mettre en entrefer réduit le coefficient de couplage et permet une certaine indépendance dans le contrôle du courant (moindre sensibilité) ainsi qu'une meilleure gestion des pannes tout en tirant (partiellement) parti de la réduction des pertes fer et du gain de volume.
2- Je me souviens avoir étudié (cas d'école, pas "en vrai") le cas d'un convertisseur Cuk où les 2 bobines étaient couplées, et qu'il existait un coefficient de couplage (donc un réglage optimal d'entrefer) qui annulait les ondulations du courant de sortie ... mais je ne sais pas si ça se fait en pratique ni si c'est viable sur le plan technique.
Rere,
Oula c trop high lvl je peut plus suivre moi sir Errf .. Déjà je savais mm pas qu'on pouvais coupler des bobines pour de L'EN de puissance, c'est dire
@Antoanne c ballot j'avais zappé la phrase " Même set-up mais en placant la bobine sur l'entrefer et en zoomant." et je pensais que la figure du msg #4 était un zoom du montaage #3 arf quel étourdi pff.. C'est surtout que le zoom du montage #3 j'en avait envie aussi.. Oui tout est clair pour les couleurs à présent à part, mais le fait d'enrouler précisément juste sur l'entrefer, c'est une bonne pratique ? Parce que j'ai jamais vu cela présenté ainsi du coup naturellement j'aurais fait plutôt l'inverse pour éviter de mettre le souk. Mais c'était peut être le but pour mettre en valeur une explication à la surchauffe rencontré par Montd'est (?)
FEMM et ses tutos ça à l'air sympa, avec cet outil comme le suggère Erff cela va bien aidé à illustré certains TDs de électromagnétisme et tout ce qui me reste a apprendre.
Oui pour les transfos c assez logique de se passer d'entrefer, puisque l’énergie ne fait que circuler en dedans, ce serait inopportun de percer dans les tuyaux ^^
Ceci dit pour des transfos conçu pour faire transité uniquement des signaux (sans puissance), ils ont peut être mis l'entrefer pour garantir une réponse linéaire (surtout si ya le risque d'une composante continue), enfin je dis ça au pif , il y surement une tripoté d'autre raison comme ce que tu l'évoques
Bjr à tous,
Ce qui m'étonne c'est que RIEN n'est dit sur la VALEUR ( fréquence ) de la...HF ?
Il ya hf et HF!
( déformation de mon hobby peut etre)
Bonne journée
J'ai déja écris que je tournais à 30 kHz.
Et j'ajoute que j'ai un primaire en fil de litz pour pouvoir éventuellement monter plus haut, mais monter plus haut (à 100 kHz) ne résout pas le problème des pertes énormes.
Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.
Bj,
Je pense que ce document (anglais) explique le problème que je rencontre:
Je poste le sien si ça intéresse quelqu'un: https://www.pes.ee.ethz.ch/uploads/t..._IECON2011.pdf
Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.
Bonjour,
J'attire ton attention sur le fait que cette étude ne traite que le cas très particulier des noyaux laminés qui, à ma connaissance, n'ont que des formes torique régulière ou en double U. À mon avis, vu le prix et la disponibilité (du moins en France), ce n'est pas le genre de chose que l'on doit rencontrer souvent dans les petits flybacks.
Pour comprendre, il faut connaître le procédé de fabrication :
Les couches sont enroulées en "escargot" et il est souvent nécessaire de couper le tore final pour faciliter le bobinage ou avoir de l'entrefer. Cette opération entraîne des court-jus entre les couches adjacentes (distantes de qqes 10µm) et des problèmes d'alignement (la couche "n" ne tombera pas forcément en face de la couche "n" lors du réassemblage et le flux aura donc une composante orthogonale non nulle) qui génèrent des pertes supplémentaires.
Donc oui, si on veut un entrefer dans un tel noyau, on doit couper, et donc on va avoir des pertes fer additionnelles. Mais elles n'ont rien à voir avec ce qui a été décrit précédemment (qui demeure valide dans tous les cas).
Cette étude ne s'appliquerait pas aux ferrites par exemple.
Re, j'ai trouvé une réponse à ma question ici:
https://aran.library.nuigalway.ie/bi...=1&isAllowed=y
C'est un peu long mais rien que le schéma page 16 montre un des effet du "air gap".
Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.
Salut,
LTSpice permet de modéliser un entrefer et de tracer 'tout' en fonction de la largeur de cet entrefer (air gap ou simplement gap). LTSpice permet aussi de calculer le pertes magnétiques ... mais pour cela, il faut connaitre les dimensions(A section du noyau, ?Lm Longueur du chemin magnétique moyen, ?G largeur de l'entrefer) et les caractéristiques magnétiques du noyau (Br rémanent, Bs saturation et Hc coercitif). LTSpice ne mettra pas en évidence les forts courants induits dans les conducteurs proches de l'entrefer, ce que fait FEMM (jamais pensé à ça moi).
On n'a pas encore parlé ici du circuit équivalent du transformateur qui présente l'inductance magnétisante, l'inductance de fuite, ... un must pourtant.
En augmentant la largeur de l'entrefer, on voit : s'effondrer la valeur de l'inductance magnétisante(ur baisse) et augmenter en flèche l'inductance de fuite (et donc baisser le coefficient de couplage) mais pas suffisamment toutefois pour éviter une très forte augmentation du courant primaire et donc l'augmentation des pertes joules dans le primaire, très probablement ton problème ? Mesurer le courant au primaire et la résistance propre de ce primaire devrait donner des infos intéressantes ...
Un entrefer de 1mm représente une fuite magnétique énorme, on note déjà de très fortes variations pour un entrefer de 0.1mm ... sur un transfo en tôles magnétiques dont la section du noyau est de 20cm² à 50Hz.
A 30 kHz, un matériau de noyau inadapté peut causer de fortes pertes magnétiques.
Le transfo n'est pas un composant simple.
Biname
Dernière modification par Biname ; 18/01/2016 à 22h03.
Bonsoir tout le monde.
J'ai beaucoup de mal à vous suivre. Et une question bête à vous poser.
Je peux concevoir un entrefer dans un électro-aimant, mais par contre, à quoi peut servir un entrefer dans un transformateur ?
En général, les tôles du circuit magnétique sont empilées alternativement tête-bêche dans le but de minimiser un effet d'entrefer.
Bonjour,
On ne met généralement pas d'entrefer dans un transformateur ne servant que de transformateur (ex: un transfo 50Hz).
Dans certaines topologies d'alimentation à découpage, le composant magnétique sert de transformateur (transfert d'énergie d'un enroulement à l'autre), mais également de réservoir d'énergie (on y stocke de l'énergie pendant une phase, puis on la libère pendant une autre). C'est par exemple le cas du Forward ou du Flyback.
Lorsqu'il faut stocker de l'énergie, on insère un entrefer dans le circuit magnétique pour éviter la saturation du matériaux. Si le noyau est trop conducteur (pour le flux magnétique), i.e. si sa reluctance est trop faible, le flux risqué de trop croître, faisant saturer le matériaux magnétique. L’entrefer permet d’éviter cela en augmentant la reluctance du circuit magnétique. C’est généralement dans l’entrefer qu’est stocké la quasi-totalité de l’énergie magnétique.
Utiliser un entrefer permet également de rendre la valeur de l’inductance moins fonction des parameters extérieurs : perméabilité exacte du matériaux magnétique, température… C'est du au fait que la reluctance totale est principalement fonction de celle de l'entrefer, dont la permeabilité est précisément connue (c'est celle de l'air, très proche de 4pi*1E-7)
Dernière modification par Antoane ; 19/01/2016 à 10h36.
Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.
Merci pour cette explication qui rafraichit un peu ma mémoire.
Hello ! Pour faciliter les choses pour ceux qui veulent simuler et comprendre ^^ Gilles Brocard dans son bouquin "LTSpice" détaille comment modéliser les transfo sur une cinquantaine de pages. Des transparents sur ce thème (utilisés par l'auteur lors de sessions de formation il me semble) sont également référencés en ligne
https://www.google.fr/search?q=Walde..._AUIBigA&dpr=1
[les 3 premiers liens]
Dernière modification par ranarama ; 19/01/2016 à 16h31.
Salut,
Excellente présentation en effet, j'aurais gagné beaucoup de temps si je l'avais trouvée quand je potassais le sujet !Hello ! Pour faciliter les choses pour ceux qui veulent simuler et comprendre ^^ Gilles Brocard dans son bouquin "LTSpice" détaille comment modéliser les transfo sur une cinquantaine de pages. Des transparents sur ce thème (utilisés par l'auteur lors de sessions de formation il me semble) sont également référencés en ligne
https://www.google.fr/search?q=Walde..._AUIBigA&dpr=1
[les 3 premiers liens]
Voir le graphique page 12 du PDF N°3, on y voit ur diminuer fortement lorsque la largeur de l'entrefer augmente de 0mm à 0.1mm en passant par 0.01mm ... et avec ur c'est l'inductance magnétisante qui diminue.
Il faudra quand même un jour dire aux auteurs Foxtrots que le modèle non linéaire des inductances utilisé par LTSpice n'est pas le modèle Chan mais d'un point de vue pratique, c'est sans importance.
http://ltwiki.org/index.php5?title=L_Inductor
"There other non-linear inductor available in LTspice is a hysteretic core model based on a model first proposed in by John Chan et la. in IEEE Transactions On Computer-Aided Design, Vol. 10. No. 4, April 1991 but extended with the methods in United States Patent 7,502,723. This model defines the hysteresis loop with only three parameters:"
Biname
