Choisir une inductance (Filtre LC) pour une alimentation linéaire.

[f6bes]

Bonjour,

Car c'est une alimentation alternative, elle simule le secondaire d'un transformateur.

Pour un transformateur, la puissance affichée correspond-elle à la puissance maximum instantanée ou à la puissance moyenne ?

Remoi,
Le secondaire d'un transfo , n'est pas en..CONTINU. Je piges pas ta.....simulation !
La puissance d'un transfo est DONNEE pour la puissance qu'il peut fournir de façon ..continue.
La puissance moyenne d'un transfo n'existe pas dans ses caractérfistiques.
Un transfo de 100 VA sortie 10 v admet que l'on puisse l'utilisé pour 10 A sur charge ohmique.

C'est pas une puissance moyenne , ni une puissance maxi instantanée REPETITIVE !

Reste à définir ce que toi tu appeles "puissance maxi instantanée ".
Si c'est comme tes pulses , "l'instantané" est répétitif. Je n'ai pu lire sur ton lien
à quelle fréquence se REPETE tes pulses et leur durée.
Bonne journée
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[DAT44]

Bonjour,
la tension de crête minimum est de 11 volts ce qui correspond a 8 Vac, il faut aussi que cette tension soit obtenue quand la tension secteur est a son minimum (-10%) il faut donc prendre un transformateur ayant une tension de sortie nominal 10% supérieure soit 9 Vac.

Mais si la tension secteur peux être a son minimum (-10%) elle peut être aussi a son maximum (+10%), d'autre pars la tension de sortie a vide sur un transformateur de cette puissance peut monté a +15% de sa tension nominal, au final la tension de sortie peut monté a près de 25% au dessus de la tension nominal soit 11,25 Vac au lieu de 9 Vac, ce qui fait que a vide, la tension au borne du condensateur de filtrage avoisinera les 16Vdc, comme il faut toujours prendre de la marge, la tension nominal du condensateur de filtrage sera au moins de 20Vdc ...

[Black Jack 2]

Rebonjour,

Pas d'accord avec les VA.

Le courant du transfo n'est pas du tout sinusoïdal, il est pulsé avec des pointes répétitives de 8 A.
Le courant efficace devrait être à peu près 3 A (pour une moyenne de 1 A)

Avec un transfo de 9 V eff, on aurait P = 9*3 = 27 W

Un transfo de 30 VA devrait convenir.

[omega7130]

Bonjour,

@f6bes :

Non le secondaire du transformateur est en alternatif.
J'ai pris 8Veff mais c'est provisoire (vous avez raison, je dois tenir compte des fluctuations du secteur).

Le signal alternatif est redressé , donc la fréquence des pointes est de 100Hz.
A chaque crête , le courant est maximum , cela signifie que la puissance apparente instantanée au sommet de la crête
est de plusieurs dizaines de VA. (tension de crête multiplié par le courant de crête)

On peut lire que la puissance c'est S = Ueff * Ieff donc on trouve 12VA (comme DAT44)

Mais si on réfléchis, un transformateur de 12VA n'est pas prévu pour délivrer 30VA, je m'attend donc à
avoir une chutte de tension à chaque pointes de courant. Et user le transformateur plus rapidement.

Maintenant, si on calcul la puissance avec les valeurs crêtes, on trouve plusieurs dizaine de VA. (comme Black Jack)
Mais un transformateur de 8Veff avec plusieurs dizaine de VA sa n'existe pas.

Ma question est , qui à raison ? DAT ou BlackJack ? ^^

Encore merci pour votre aide.




ps : quand je parle de puissance crête apparente instantanée, je parle de u(t)*i(t) avec t = le sommet de l'alternance.
Donc : 11V * 8A = 88W

[invite03481543]

Pour un redressement en pont suivi d'un filtre capacitif le courant efficace dans le secondaire du transfo pour un courant de sortie de 1A après régulation sera Ieff=1.8*Isortie=1.8A
La tension de sortie du transfo nécessaire sera Vt(s)min=(Vs+Vreg+Vond+2*Vd)/n*(Vt(p)nom/Vt(p)min)

avec n le rendement, Vt(nom)=230V et Vt(min)=207V
=> Vt(s)min=11.7V soit un modèle 12VAC

D'où P=12*1.8*0.9/0.85=22.8VA (avec un rendement autour de 0.85 (transfo de faible puissance) et un cosPhi de 0.9 (en moyenne entre 0.8 et 0.9), ça fait un transfo de 25VA pour du standard.

C'est Black Jack2 le plus près

[DAT44]

Bonjour,
25VA de transfo pour 5 VA en sortie, on a un rendement de 20%...

[invite03481543]

En sortie tu n'as pas 5VA mais 5W.
Le dimensionnement est ce qu'il est, à faible puissance le linéaire a un rendement plus faible (notamment le transformateur), il y a moyen de gagner un peu mais il tient compte aussi de la tolérance sur le secteur qui doit être pris en compte.
Ce qui est rarement le cas chez les hobbystes.
La perte dans le pont est également plus prédominant à tension faible.
Souviens toi de la discussion sur le redressement par pont avec un filtrage capacitif que nous avons eu il y a quelques temps, plus le taux d'ondulation en amont sera faible et plus le transformateur devra assumer ce choix avec un FUT faible.

[invite03481543]

Néanmoins il y a un oubli dans ma formule de calcul ici:

Vt(s)effmin=[(Vs+Vreg+Vond+2*Vd)/n]*(Vt(p)nom/Vt(p)min)*1/rac(2)

=> Vt(s)eff(min)=[(5+2+1+2)/0.9]*230/207*0.707=8.73V

Ce qui donne un transformateur de 9V et P=9*1.8*0.9/0.85=17VA soit 18VA en standard.
Désolé pour l'erreur et merci à DAT44 d'avoir relevé le problème

[Black Jack 2]

Bonjour,

Le courant de charge du condensateur a une valeur max de 8 A, il est presque triangulaire avec un duty cycle de 25 %

Soit I moyen = 1/2 * 8 * 0,25 = 1 A

et I eff = 8 * RCarrée(0,25/3) = 2,31 A

L'échauffement du cuivre du transfo est provoqué par un courant de 2,31 A rms

Le transfo doit bien sortir 9 V efficaces pour avoir une tension suffisante dans le creux du ripple sur la capa pour assurer un bon fonctionnement du régulateur.

Avec un réseau à 230 V (+5% - 15%) qui est bien conforme à ce qui est fourni, il faut donc 9 V au secondaire transfo avec le réseau à -15 % et donc 10,6 V en tension nominale.

Le transfo devra donc (pour l'échauffement) avoir une "taille" correspondant à 10,6 * 2,31 = 24,5 VA.

Probablement un peu plus car le Irms augmentera en tension nominale du réseau par rapport à la valeur min qui devra assurer un bon fonctionnement du régulateur.

Mais chacun son avis.

[invite03481543]

La tolérance du réseau à prendre en compte est +/-10% soit 207V min et 253V max voir ici (source commission de la régulation de l'énergie):
https://www.cre.fr/Electricite/Reseaux-d-electricite/qualite-de-l-electricite

ouvrir le doc "pour en savoir plus sur la qualité de l'onde en tension"

Le Ieff calculé est excessif dans le calcul de Black Jack2, un facteur de 1.8*Is, Is étant le courant de sortie de l'alim, est une valeur plus réaliste et couramment employée pour un redressement en pont avec filtre capacitif.

Il faut définir un taux d'ondulation nécessaire et suffisant, ce qui impliquera un angle de conduction des diodes et définira précisément le courant crête dans les diodes et s'en déduira le courant efficace que devra fournir le transformateur.
On en a déjà parlé, choisir un condensateur à l'arrache comme le font la majorité des gens est un mauvais point de départ, ce n'est donc pas un avis mais une règle de design.
Qui peut le plus peut le moins mais ce n'est pas une bonne façon de procéder que de prendre des marges inutiles qui impacteront le volume du transfo et donc son prix.

[Black Jack 2]

Bonjour,

Et bien je ne suis pas d'accord.

Le courant efficace est ce qu'il est et bien supérieur dans le cas présent à 1,8*Is
Il dépend nien entendu de la valeur du condensateur et du courant consommé par la charge et ...

La difficulté est de tenir compte de l'impédance du transfo ... qu'on ne connait pas a priori.

Ici, en première approximation, avec une sinusoïde de 9 * rac(2) V = 12,7 V , la tension max sur le C sera d'environ 11 V (par chute dans les diodes du pont).

L'ondulation sur C = 4400 µF (avec charge de 1 A) est d'environ 2 Volts, la tension du transfo à un début de charge est 11 - 2 + 1,7 = 10,7 V, soit un angle d'allumage d'environ 57°

La pointe de courant de charge est donc : i = C.w*11*cos(57°) = 8,3 A ... un peu moins à cause de l'impédance du transfo.

Le courant de charge redescend vers 0 un peu après l'angle 90°, donc conduction par impulsion d'un peu plus que 33° (1,8 ms), sans soute pas loin des 2,5 ms

Si on tient compte que pendant la charge de la capa, le courant de 1 A vers la charge est aussi fourni par le transfo, on a donc un courant dans le transfo par pointes de 9 A environ (quasi triangulaire).

Et duty cycle d'environ 25 %

Image piquée sur le net. ... et pas très loin (au point de vue pourcentage d'ondulation du cas présent)



Penser que le courant (dessin du bas) avec cette "forme" pourrait avoir 1 valeur moyenne de 1 A et une valeur efficace 1,8 A n'est absolument pas réaliste.
Un calcul simpliste donne la valeur que j'ai annoncé.

Cela ne veut pas dire qu'on ne peut pas, dans le cas présent, choisir une autre valeur de tension secondaire de transfo, permettre un autre taux d'ondulation avec un autre valeur de condensateur ... et ainsi diminuer la valeur efficace dans le secondaire du transfo. (Reste à voir ce que deviendraient les VA avec V qui monte et A qui descend.)

Mais, avec ce qui a été présenté (avec la valeur de C donnée et l'ondulation annoncée), je persiste à dire que le courant efficace dans le transfo est très largement supérieur à 1,8 Is et que les VA du transfo doivent être proches de ceux que j'ai annoncés.

Mais de nouveau, pense autrement qui veut.

[invite03481543]

Pour lever le doute il suffit de mener le calcul jusqu'au bout:

l'angle de début de conduction des diodes vaut:



l'angle de fermeture vaut:



Ce qui fait un angle d'ouverture de 42° soit une durée de charge de C valant (1/50*42)/360=> tc=2.33ms

On en déduit td=10ms-2.33ms=7.67ms

Le courant pulsé vaut donc Icrête=1*(180°/42°)=4.28A

Le courant efficace vaut donc:





=> Ieff=1.89A

Je me suis trompé de 0.1A.... en tenant compte de la résistance du bobinage secondaire je serai pile dans les clous du facteur 1.8.

[Black Jack 2]

Salut Hulk28

Toujours pas d'accord.

sin(42°) = 0,669

Si tension transfo = 9 V eff, soit Umax = 12,7 V
Avec la chute dans les diodes (juste après allumage) : la tension sur C à l'allumage serait d'environ 12,7.sin(42°) - 1,7 = 6,8 V (car gros courant dans les diodes)

Ce qui ne peut être que faux, car avec cette tension aux bornes de C, le régulateur ne fonctionne pas.

Et si on tient compte de la variation réseau normale (+5%, -15%) ... cela risque bien de ne pas aller du tout.

De plus, si on avait un courant crête de charge de 4,28 A et un temps de conduction de 2,33 ms, on ne pourrait pas avoir un courant moyen de 1 A (le courant n'est évidemment pas constant pendant toute la durée de conduction, il est quasi triangulaire)

Mais c'est probablement inutile d'insister, je ne suis pas d'accord avec tes calculs et tu ne seras pas d'accord avec les miens.

[invite03481543]

Si tu es porté vers la discussion argumentée, alors voici une simulation sous LTSpice, où tu verras que mes résultats sont, sans surprise, concordants:

[invite03481543]

J'ai relevé une erreur dans mon calcul précédent (j'ai oublié un pi, je ne suis pas doué avec latex...) et je t'en fais part dans la correction qui suit:

l'angle de début de conduction des diodes vaut:



l'angle de fermeture vaut:



Ce qui fait un angle d'ouverture de 32.2° soit une durée de l'impulsion de charge de C -> tc=32,2/(50*360)=> tc=1.8ms

On en déduit td=10ms-1.8ms=8.2ms

Le courant pulsé vaut donc Icrête=1*(180°/32°)=5.59A

Le courant efficace vaut donc:





=> Ieff=2.43A

Force est de constater que tu as raison.
Comme quoi de la discussion émerge la solution

Il me reste à comprendre où j'ai merdé dans LTSPice...

[invite03481543]

J'ai refait une simu en annulant la résistance du bobinage secondaire et là je trouve un résultat de 2.68A.
Tout s'explique donc.



Dans les calculs de dimensionnements, habituellement, on doit jamais négliger la résistance du bobinage secondaire qui limite le courant d'appel du condensateur, d'où le 1.8*Io qui est une règle de design comme je le disais plus haut.
En négligeant ce point, qui ne doit pas l'être, on trouve une valeur théorique correcte, mais seulement théorique.
Mon avis est que conserver cette valeur théorique est trop conservatif et nuit à la taille juste nécessaire du transfo.
Je pense que cette fois on a fait le tour de la question, dommage que tout ça va disparaître, une fois de plus, dans les entrailles du forum...
@+

[zebular]

En tout cas c'etait un beau match!pour un probléme relativement simple au 1er abord, s'en est devenu intéressant .

[invite03481543]

C'est ce que devrait être ce forum en permanence, intéressant et apportant de l'info argumentée, en tout cas c'est pour ça que j'avais signé à l'époque.
Lutter contre l'intellectual fast-food à la sauce wiki et google.

La période de confinement devait être propice à parler des évolutions structurelles dont nous avions parlé, il y a des mois maintenant, mais je crains que ce forum soit définitivement moribond...

[Black Jack 2]

Rebonjour,

Avec 9 V efficace à réseau nominal (12,73 V crête) et R = 0,5 ohm ... décrochage du régulateur avec un réseau à -15 % ... qui est le min garanti par le distributeur (limite de décrochage vers - 10 %)

Avec 9 V efficace à réseau nominal (12,73 V crête) et R = 0,25 ohm ... continue à réguler (tout juste) avec un réseau à -15 %.

--> transfo 30 VA plus que recommandé.

En tenant compte évidemment de la chute dans le pont de diodes ... et sans tenir compte de la tolérance sur la valeur de C.