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Section de câble idéal ?



  1. #1
    catoki

    Section de câble idéal ?


    ------

    Bonjour,

    Voici mon p’tit dilemme. Comme tout le monde, quand on parle d’électro-aimant on cherche à avoir le meilleur rendement possible pour l’application que l’on veut en faire. Il y a 4 points importants pour réaliser un électro-aimant et obtenir un champ magnétique optimum :

    1 - Plus il y a de tours sur la bobine plus le champ sera important.
    2 - Le cœur de la bobine doit être en fer doux.
    3 - Plus l’intensité du courant qui traverse la bobine est fort plus le champ le sera aussi.
    4 - Le rapport Diamètre / Longueur de la bobine joue aussi un rôle important.

    Mon dilemme se porte sur le choix du matériel. Comment puis-je déterminer la section de câble idéal pour mon application. J’ai trouvé sur internet un site qui vend les bobines au Kg de 0.01mm à 5mm de section.

    Que choisir ?,

    Si la section du fil et fine, la bobine aura beaucoup de tours mais elle va vite surchauffer car sa résistance et élevé. Si j’augment la section, je diminue la résistance mais aussi le nombre de tours et donc par conséquence son champ magnétique.

    Quelqu’un à une idée ?

    -----

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  3. #2
    Jeanpaul

    Re : Section de câble idéal ?

    Je t'engage à faire un petit calcul de bord de table pour t'éclairer sur le problème.
    Prends un solénoïde de longueur L, de rayon extérieur R et de rayon intérieur r tel que r<<R pour simplifier. Tu veux mettre là-dedans un champ B en l'absence de fer.
    Tu calcules B en fonction de I et du nombre de spires par unité de longueur. Tu dis que le fil a une section carrée de côté a et qu'il occupe tout l'espace libre. La résistivité est rho.
    Tu envoies un courant I qui dissipe une puissance P. Fais le calcul B²/P et conclus.

  4. #3
    LPFR

    Re : Section de câble idéal ?

    Bonjour.
    Il n'y a pas de câble idéal.
    Le champ produit par l'électroaimant ne dépend pas de I ou de N (le nombre de tours) seuls, mais du produit des deux. Il est proportionnel à NI. Si vous retardez bien, la dissipation d'énergie pour un produit NI donné, ne dépend pas du choix de N ou de I, mais de NI.
    Avec un fil fin c'est plus difficile de faire un bobinage bien compact. De ce côté, les gros fils sont favorisés. De même pour les surtensions, en cas de coupure de l'alim, les tensions induites seront plus faibles avec un N petit. D'un autre côté, le rendement de l'alimentation sera meilleur pour des faibles courants et fortes tensions.

    Pour des applications de riche, on fabrique (ou fabriquait) du fil de cuivre émaillé à section carrée, ce qui permet de tasser les NI en perdant le moins de place possible. C'est peut-être celui-là, le câble idéal.

    Le coût de l'électroaimant augmente avec le volume de la zone où vous voulez fabriquer le champ.
    Il faut choisir du fer avec une perméabilité (relative ou absolue) la plus grande possible.
    Au revoir.

  5. #4
    catoki

    Re : Section de câble idéal ?

    Que voulez vous dire exactement par « le rendement de l'alimentation sera meilleur pour des faibles courants et fortes tensions »

    Donc, si je mets 20000V et 0.5A aux bornes de ma bobine (fil fin et N grand) j’obtiendrai la même chose que si j’avais une tension faible et un gros courant qui passe dans une bobine (Fil gros et N petit) ???

    Je ne suis pas sur d’avoir bien compris !

  6. #5
    LPFR

    Re : Section de câble idéal ?

    Re.
    Oui. C'est le produit NI qui compte.

    Et le rendement d'en alim en basse tension (quelques volts) est plus bas qu'en haute tension, à cause de la tension de seuil des diodes de redressement. À moins que vous fassiez une alim à découpage, et encore il a le seuil des diodes schottky.

    Et si vous mettez 0,5 A sous 20 kV (et que vous survivez), il vous faudrait dissiper 10 kw au niveau de la bobine. Ce n'est pas si simple. L'émail des fils est un mauvais conducteur et du courant et de la chaleur.
    A+

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    f6bes

    Re : Section de câble idéal ?

    Citation Envoyé par catoki Voir le message
    Que voulez vous dire exactement par « le rendement de l'alimentation sera meilleur pour des faibles courants et fortes tensions »

    Donc, si je mets 20000V et 0.5A aux bornes de ma bobine (fil fin et N grand) j’obtiendrai la même chose que si j’avais une tension faible et un gros courant qui passe dans une bobine (Fil gros et N petit) ???

    Je ne suis pas sur d’avoir bien compris !
    Bsr à toi,
    Si tu mets 0.5V et 20 000 A ce sera pareil.
    Le seul hic , c'est que pour avoir un GROS courant faut du fil TRES gros dans ce cas là.
    Ce n'est pas TOI qui décide du courant c'est la RESISTIVITE de la bobine.
    Donc on ne "mets" pas 0.5A "aux bornes" du bobines. C'est le courant qui traverse la bobine qui peut etre de 0.5 A. (dépend de sa résistance).
    A+

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  10. #7
    stefjm

    Re : Section de câble idéal ?

    Citation Envoyé par f6bes Voir le message
    Donc on ne "mets" pas 0.5A "aux bornes" du bobines. C'est le courant qui traverse la bobine qui peut etre de 0.5 A. (dépend de sa résistance).
    A+
    Je me fait l'avocat du .
    On peut "mettre" 0.5A dans une résistance avec une source de courant.
    La résistance présente alors la tension R x 0.5.

    Ce qu'on ne peut pas faire, c'est imposer la tension et le courant à une résistance.
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  11. #8
    catoki

    Re : Section de câble idéal ?

    Merci à tous, pour toutes ces infos !
    Je commence enfin à comprendre (Je comprends vite mais il faut m’expliquer longtemps)


    10KW peut-on quantifier cela en C° ? Est-ce que la bobine risque de griller ou juste de chauffer fort ?
    J’ai une formation en mécanique et mon niveau en électronique et électricité est plutôt basic. Les données que j’ai misses plus haut sont celles d’une bobine THT de voiture.
    Le fil du secondaire de la THT est très fin et pourtant la bobine ne chauffe pas excessivement.

    Quand pensez-vous ? Ma bobine ne ce comporterait elle comme le bobinage d’une THT (du point de vu thermique) ?

  12. #9
    catoki

    Re : Section de câble idéal ?

    Ok, j’ai bien compris on peut imposer soit I soit U, en fonction de R (U=RxI)
    Donc plus le fil est gros moins il y a de résistance et donc d’échauffement. Mais que devient mon champ magnétique avec un gros fil ?

    Prenons un autre exemple :

    20KV et 2 bobines de 10000 tours chacune, l’une avec une section de fil très fine et l’autre avec un fil gros)
    Y a-t-il une différance du point de vu du champ magnétique ?

  13. #10
    catoki

    Arrow Re : Section de câble idéal ?

    J’ai donc suivi la logique de la loi d’ohms I=U/R
    Et j’ai obtenu les résultats suivants :

    Ces valeurs sont pour des bobines de 1 Kg pour les sections suivantes :

    • 0.063mm / 36049m / 5.48Ω/m soit 5480 Ω pour 1Kg
    20000/5480=3.64A

    • 0.1mm / 14306m / 2.18 Ω/m soit 2180 Ω pour 1 kg
    20000/2180=9.17A

    • 1mm / 143m / 0.0218 Ω/m soit 21.8 Ω pour 1kg
    20000/21.8=917A

    A la vue de ces résultats je n’ai pas vraiment le choix !!
    Je dois prendre le fil de section la plus faible 0.063mm. L’intensité et la plus faible (je ne pense pas pouvoir tirer autant de mon alim, surement bien moins) et j’ai un maximum de tours sur la bobine. Comme l’a dit LPFR le champ magnétique dépend du produit NI donc en choisissant ce fil, je pense que j’aurai le meilleur rendement pour mon électroaimant.

    Est-ce que mon raisonnement tiens la route ?

  14. #11
    Jeanpaul

    Re : Section de câble idéal ?

    Quand on fait le calcul du rapport B²/P, on trouve qu'il est égal à µ0/(4 rho), indépendant de tout, sauf de la résistivité du fil.
    Maintenant, il faut voir que mettre 20 kV aux bornes va poser d'autres problèmes, notamment d'isolation entre couches : selon la façon dont on bobine, on peut voir apparaître de fortes tensions entre fils voisins et ça risque de claquer.
    Ensuite 20 kV et 3 A ça fait 60 kW, déjà un gentil radiateur, sans compter les pertes dans l'alimentation. Il faudra sûrement refroidir avec de l'eau.

  15. #12
    f6bes

    Re : Section de câble idéal ?

    [QUOTE=catoki;2619882
    Le fil du secondaire de la THT est très fin et pourtant la bobine ne chauffe pas excessivement.

    Quand pensez-vous ? Ma bobine ne ce comporterait elle comme le bobinage d’une THT (du point de vu thermique) ? [/QUOTE]

    Bjr à toi,
    PLUS le fil est FIN et MOINS il laisse passer de courant.
    Donc MOINS de courant= moins d'échauffement.
    A la limte le fil est TELLEMENT fin , qu'il n'existe PLUS, quel courant pourrait il bien passer= aucun.

    Une bobine de voiture n'est pas un bon exemple, car le courant ne circule pas en CONTINU,mais par impulsion. Elle fonctionne donc en alternatif.

    Si on soumets en PERMANENCE une bobine de voiture à un e tension continue, elle s'échauffe (son pouvoir de dissipation n'étant pas PREVUE pour cela.

    Bonne journée

  16. Publicité
  17. #13
    catoki

    Re : Section de câble idéal ?

    Bonjour à tous,

    Je suis d’accord sur la puissance à dissiper. J’ai aussi trouvé P=66KW. Mais cela c’est uniquement si l’on laisse passer un courant en continue, f6bes la bien faite remarquer.

    Mais que se passerait-il si l’on utilisé une alim. à impulsion qui reproduirai les caractéristiques d’un allumage de voiture ? Le courant passerait qu’une fraction se seconde à chaque fois et donc la chaleur serai beaucoup moins grande à dissiper. Il faudra juste que j’adapte mon système pour intégrer ce nouveau paramètre.

    J’ai aussi calculé pour cette bobine une FMM
    Avec une tension de 20 Kv (FMM=NI)= 159000x3.31=525567A (avec THT)
    Avec une tension de 400v (FMM=NI)= 159000x0.07=10511A (sans THT)

    A quoi correspondent ces valeurs en Teslas pour pouvoir comparer avec un aimant permanant ? J’ai des formules pour trouver B, mais j’ai chaque fois des inconnues qui me bloquent.

    Merci et bonne journée

  18. #14
    f6bes

    Re : Section de câble idéal ?

    Bjr à toi,
    C'est ce qu'on appele une "puissance impulsionnelle".
    La puissance n'est présente qu'un POURCENTAGE du temps.
    Donc si on n'alimente qu'à 50% du temps , l'autre moitié du temps rien ne s'échauffe et meme "refroidit".
    On peut DONC doubler la puissance impulsionnelle sans que cela ne nuise au "sytéme".
    La puissance MOYENNE restant à la valeur "normale" (50% de 2xP = P).
    Le hic c'est que dans un systéme qui demande une PUISSANCE "constante" (électro par exemple), on ne peut se contenter que d'une partie (fraction) de la puissance moyenne.
    C'est la puissance moyenne qu'il faut prendre en considération (suivant les appareillages)
    A la limite peut importe la façon de l'obtenir:soit en permanence ou "découpée en tranche".

    A+

  19. #15
    catoki

    Re : Section de câble idéal ?

    Pour résumer et finir, je vais donc prendre 1kg de fil ultra fin 0.063mm pour crée ma bobine qui sera alimenté par une bobine THT via une alim. à puissance impulsionnelle. Mon électroaimant poussera un aimant en forme de disque ou cylindre plat qui sera placé sur un ressort de rappel. Ce dernier devra ce mouvoir de 4 cm pour afin de pousser des bloques d’1 kg lors de leurs passage devant le capteur.
    Voila.

    Encore merci à tous pour votre aide.
    Il ne reste plus qu'à mettre cela en pratique.

  20. #16
    LPFR

    Re : Section de câble idéal ?

    Bonjour.
    Une fois que vous aurez constaté que votre manip ne fonctionne pas, vous pourrez revenir sur le forum et relire les informations et les conseils que nous vous avons donnés et que vous avez décidé d'ignorer.
    Au revoir.

  21. #17
    catoki

    Re : Section de câble idéal ?

    Qu’ai-je donc omit de prendre en considération ?

    Message #2 Jeanpaul
    J’ai fait le p’tit calcule de Jeanpaul mais je ne vois pas vraiment où il voulait en venir avec ses calcules.

    Message #3 LPFR
    C’est le rapport NI qui est le plus important et il faut choisir un fer avec la plus grande perméabilité.

    Message #4

    Message #5 LPFR
    Re-confirmation pour NI et notification du danger à travailler avec de la HT. 10Kw de chaleur à dissiper.

    Message #6 f6bes
    Il m’explique la loi d’ohms.

    Message #7 stefjm
    Il dit que l’on ne peut pas imposer la tension et le courant à une résistance (loi d’ohms encore)

    Message #8

    Message #9

    Message #10

    Message #11 Jeanpaul

    Il m’avertit que la chaleur à dissiper de 60Kw est plutôt important et qu’il faudra prévoir un système de refroidissement.

    Message #12 f6bes
    Il explique que + le fil et fin – le courant peut y passer et que l’exemple de la THT d’une voiture n’est pas un bon exemple car le courant y circule par impulsion c’est pourquoi elle ne chauffe pas +.

    Message #13

    Message #14 f6bes

    f6bes confirme si l’on utilise une puissance impulsionnelle on peut utiliser un fil fin car le courant n’y passe pas continuellement. f6bes parle de système qui demande une puissance constante il faut calculer la puissance moyenne.

    Mais dans mon cas mon système ne demande pas une puissance constante.

    OK, je crois que je viens de voir mon erreur si on peut parler d’erreur.
    Dans l’explication de mon système, je dis que l’aimant doit se mouvoir de 4 cm pour faire bouger mes bloques. Mon erreur est dans la description. Mes bloques ne doivent pas bouger de 4cm mais seulement de quelque mm et je compte sur l’élan engendré par la répulsion de l’aimant et de mon électroaimant pour y parvenir.
    Es plus claire pour vous ? Ou j’ai toujours oublié qqch ?

    Merci

  22. #18
    LPFR

    Re : Section de câble idéal ?

    Re.
    Oui. Vous avez oublié beaucoup de choses.
    La bobine d'une voiture ne vous fournira que quelques microampères pendant un court espace de temps. Vous ne ferez pas mieux en utilisant cette haute tension sur un autre bobinage qu'en utilisant directement le champ magnétique du noyau de la même bobine avec le primaire seul.

    Et vous avez omis de calculer et la force et l'énergie pour faire bouger vos objets. Ainsi que calculer le champ (et le gradient du champ) nécessaire pour obtenir cet effet.
    A+

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  24. #19
    catoki

    Re : Section de câble idéal ?

    Message #13

    J’ai mentionné FMM avec et sans la THT (525567A avec et 10511A sans) pour calculer H il faut juste diviser par l, donc + ma bobine sera plate + mon champ magnétique sera élevé. J’ai gardé la THT car la valeur obtenu quand même x50 supérieur !

    Il est vrai que je ne sais pas à quoi correspond cette valeur (525567A) en N/m ou en Teslas. J’ai posé la question dans le Message #13 mais personne ne ma répondu à ce sujet. Sans connaitre cette valeur, je ne vois pas comment déterminer si mon électroaimant sera ou non efficace.

    A+

  25. #20
    LPFR

    Re : Section de câble idéal ?

    FMM?

  26. #21
    catoki

    Re : Section de câble idéal ?

    FMM (force magnétomotrice)

    FMM= n (spires) * Ampères

  27. #22
    LPFR

    Re : Section de câble idéal ?

    Bonjour.
    Je soupçonne que vous parlez de la formule B = µo nI/l.
    Je ne travaille pas avec H. Il n'a pas d'existence physique et n'a pas d'utilité pratique. C'est B qui est utile. H est un reliquat d'avant les réacteurs nucléaires, qui ont permis de démontrer que ce n'est pas H mais B qui a une réalité.
    Sachez que cette formule n'est valable que pour des bobinages toriques. Elle est à peu près valable pour des solénoïdes longs (dont la longueur est très grande devant le diamètre). L'utiliser pour une bobine plate est une absurdité.
    Et pour calculer des circuits magnétiques avec une partie air et une partie fer, il faut tenir compte de la longueur des lignes de champ dans le fer et dans l'air ainsi que des sections et, évidemment, des perméabilités. On ne peut pas prendre la première formule trouvée. Ne serait-ce, parce qu'il n'y a pas de formule que pour des cas avec des géométries très simples.
    Au revoir.

  28. #23
    f6bes

    Re : Section de câble idéal ?

    [

    Bjr à toi,
    Pousser 1 kg sur 4mm MEME avec un éléctro aimant, je doute fort qu'il faille employer une puissance de "..J’ai aussi trouvé P=66KW.." faut un TRANSFORMATEUR EDF pour ce genre de puissance !

    Meme avec 10 kWatts (aprés recalcul) c'est encore abérrant !
    Les kws c'est pas des "grains de poussiére". Faut avoir en tete les ORDRES de grandeurs.
    Pour comparaison (meme si elle n epése pas 1 kg),
    une gache de serrure électrique fonctionne sous 24v et qq watts

    Faut donc COMMENCER par calculer la puissance NECESSAIRE à ce déplacement de cette "masse" (glisse t elle facilement , est elle freinée par qq chose...! autant de chose à prendre en considération).

    Ensuite et SEULEMENT ensuite il sera tant de calculer l'électro.

    Bonne journée
    Dernière modification par f6bes ; 25/10/2009 à 08h53.

  29. #24
    catoki

    Re : Section de câble idéal ?

    Bonjour,

    Je ne pense pas que la FMM n’est plus actualité. J’ai récupéré toutes ces formules dans ‘’Electrotechnique’’ de Théodore Wildi - 3 édition édité par DeBoeck Université. Ce livre est toujours d’actualité puisqu’il est toujours utilisé en cours (niveau bac et post bac).

    P.162 Force magétomotrice (FMM)

    FMM = n spires X Amprès
    L’unité SI de la FMM est l’ampère, il représente la différence de potentiel magnétique produit par un courant de 1 ampère dans 1 spire.

    Ma bobine devrait supporter 525567A si elle n’avait qu’une seul spire. Dans mon cas on divise 525567A par le nombre de tours soit 525567/198730=2.644A (par tour)

    Cette valeur est apparemment raisonnable d’après le bouquin.

    I =E/R soit I = 20000/6050=3.3 A
    P=E*I soit P=20000*3.3=66Kw

    P est élevé mais je pensé la réduire en augmentant R en mettant quelques résistances très haute tension en série. En plus de freiner le courant et de diminuer P et allongerai l’impulsion de l’alim et par conséquent le temps de poussé.

    Voila, par contre j’ai surfé sur le net et je suis tombé sur un site qui vend des électroaimants pour les portes pare-feu (http://uk.farnell.com/jsp/search/bro...questid=478851).
    Ils sont alimentés en 12 ou 24VDC ou 220VAC au choix et ils ont une force magnétique axiale allant de 90 à 3500N pour une puissance de 3 à 20W.
    Au lieu de me casser la tête avec la fabrication d’un électroaimant pourquoi ne pas l’acheter directement, le prix n’est pas beaucoup plus chère que si je le fabriqué moi-même. En plus, si je ne suis pas satisfais, je la rends ce qui ne sera pas possible avec ma bobine de cuivre.

    Merci
    A+

  30. Publicité
  31. #25
    f6bes

    Re : Section de câble idéal ?

    Citation Envoyé par catoki Voir le message
    Cette valeur est apparemment raisonnable d’après le bouquin.

    I =E/R soit I = 20000/6050=3.3 A
    P=E*I soit P=20000*3.3=66Kw


    Ils sont alimentés en 12 ou 24VDC ou 220VAC au choix et ils ont une force magnétique axiale allant de 90 à 3500N pour une puissance de 3 à 20 W.


    A+
    Bsr à toi,
    Si tu PENSES que ton calcul est "raisonnable" (66 kW) c'est qu'il y a TOUJOURS des lacunes dans la "compréhension" !!

    Mais bon en cherchant en "vrai" dans la pratique (3 à 20 w), j'espére que tu vois l'ENORME différence !
    66000/20= 3 300 fois MOINS pour la meme CHOSE.
    Faut tout de meme se POSER qq questions !
    A+

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