Modélisation des composant électronique de bas par l'électromagnésme

[Khwartz]

Bonjour.

Je souhaite créer une sorte d'aiguillage électromagnétique mais n'y connais pas grand chose en calculs en terme de champs magnétiques, puissance consommées, etc.

Le modèle concret est un gros électro-aimant avec un noyau en fer doux en forme de 8, la self (S1) étant placée dans la partie centrale du "8" (E) pour modéliser "électromagnétiquement" si possible notamment les composants électroniques de base.Pièce jointe 210779

Ce que je cherche à calculer c'est si je place une petite self (S2) sur une des branches du "8" (A) pour interdire le passage du flux dans cette même branche (A), quelle devra être la puissance du flux de cette "self verrou" (S2) pour envoyer tout le flux dans l'autre branche (B).

De ce que je comprends, il faudrait que son flux F2 soit > ou = à F1 (le flux crée par S1) divisé par 2 en supposant les deux branches du noyau, A et B, semblables.

De là il me semble que le flux F3' de la branche B (F3 étant alors le flux dans B avant l’activation de S2) serait tel que : F3' = F1 + F2 = F1 + 1/2F1 = 3/2 F1.

Mon raisonnement et mes calculs sont-ils justes ?
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[JPL]

Les schémas doivent être postés dans un format graphique (gif, png, jpg). Merci.

[Khwartz]

ok, je change cela. Merci. Cdlt.

[Khwartz]

Voici document attaché en format jpg comme demandé :

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
Ce que vous faites ressemble plus à un transformateur qu'à un électroaimant.

Tout ce qui suit n'est valable qu'en alternatif. Pas avec du courant continu.
Mettre une self sur une des branches ne suffit pas pour bloquer le flux. Il faut ce que soit une bobine court-circuitée. Si la résistance de cette bobine est assez faible, le courant induit empêchera presque toute variation de flux et tout le flux crée par le bobinage S1 circulera par l'autre branche.
Je suppose que S1 est alimenté en tension et que le flux crée est donc (presque) indépendant "de tout".
La seule chose qu'il faut satisfaire est que le champ dans le fer soit inférieur au champ de saturation.
Il n'y a pas d'autres conditions.
Au revoir.

[Khwartz]

Bonjour PLFR et merci pour votre réponse.

Je comprends pour le cas de l'alternatif comme vous décrivez et pour la self S2 court-circuitée qui empêche tout passage dans A.

Non, il ne s'agit pas de faire un transformateur, juste de "jouer" avec les flux magnétiques comme des équivalents du courant éléectrique dans des concducteurs et de faire la une sorte de commutateur ou gâche électromagnétique.

Et justement, je me plaçais dans le cas où S1 est alimentée en continue.

Pourriez-vous me préciser ce qui se passe dans ce cas-là au niveau des flux magnétiques ? Est-ce qu'il se passe bien ce que j'ai cru comprendre qu'il se passerait ?

[LPFR]

Bonjour.
Dans ce cas, le mieux est utiliser la façon de raisonner avec des "circuits magnétiques". On fait le parallèle avec les circuits électriques. L'équivalent de la résistance est la "réluctance". Celle d'un circuit (ou une partie) est:

Où L est la longueur moyenne du circuit (ou morceau) et S sa section moyenne (sans rentrer dans la définition de "moyenne").
Ceci est difficile à calculer avec précision quand on a des virages ou des jonctions, car alors la longueur et la section ne sont pas les mêmes partout. Mais c'est une approximation décente avec des valeurs "moyennes".
L'équivalent de la force électromotrice est n.I, où I est le courant qui parcours les 'n' tour de la bobine.
L'équivalent du courant est le flux magnétique.

Dans votre exemple, le côté A est formé par une force magnétomotrice n2.I2 en série avec de la réluctance de trois traits (gauche haut et bas).
Le côté E est n1.I1 en série avec la réluctance de la barre centrale et finalement le côté B est une réluctance unique.

Vous pouvez résoudre le circuit magnétique comme un circuit électrique.
Au revoir.

[Khwartz]

En cherchant un peu, en alternatif cette fois-ci, il me semble que non seulement le flux magnétique F3' = 1,5 F1, mais que si l'on place une self S3 sur la parcours B, ayant les mêmes caractéristiques que S1, que la fém et donc le courant induits, seront eux aussi égaux à 1,5 que ceux dans S1 :

fém induite = |dF3 / dt|, donc directement proportionnelle à variation de F3 ;

I induit = |fém induite| / R, donc directement proportionnelle à F3 aussi.

Cela ne nous donne-t-il pas aussi, avec P1 la puissance d'alimentation en S1 et P3 la puissance du signal de sortie :

P3 = I induit * |fém induite|

P3 = (|fém induite| / R) * |fém induite| = fém induite ^2 / R

P3 = (dF / dt)^2 /R ?

Je veux dire : est-ce que la puissance du signale de sortie va bien elle avec le carré de la variation de F3 ? donc ici : 1,5^2 * P1 ? ou y-t-il là des questions de puissances réactives, inductance, etc, qui compliqueraient les choses question puissance (réelle, apparente, réactive ?...)

Remarque : dans les documents en anglais que j'ai pu trouver, il semble que ce sur quoi je travaille est un "amplificateur magnétique", l’équivalent de l'utilisation d'un transistor pour créer une amplification de puissance ; la variation de F2 faisant alors varier F3.

Ce qui m'intéresse vraiment, c'est de savoir calculer la variation de F3 en fonction de la variation de F2, F2 étant le signal d'entrée.

Cordialement.

[Khwartz]

Bonjour LPFR Nos deux postes se sont croisés, je vous ai répondu sans avoir encore lu le vôtre, ce à quoi je vais m'employer immédiatement ! Cdlt.

[Khwartz]

Je viens donc de prendre connaissance de votre réponse et je dois dire que je n’espérais pas mieux, d'autant que je suis un peu plus à l'aise avec l'électricité.

Donc merci beaucoup pour votre réponse LPFR, avec laquelle je devrais déjà pas mal me débrouiller.

Toutefois, j'ai commencé à répondre à quelques unes de mes interrogations dans mon message de 8:15, si vous pouviez y jeter un oeil est corriger d'éventuelles erreurs, j'en serais très heureux.

Pour le reste, vais travailler à partir des parallèles que vous m'avez indiqués et je reviendrais probablement pour me faire "corriger ma copie". Bien cordialement.

[LPFR]

Re.
Non. Ce que vous avez n'est en aucun cas un amplificateur.

En alternatif, en jouant sur les caractéristiques non-linéaires du fer vous pouvez, dans le meilleur de cas faire un "interrupteur" pour annuler la tension induite en S3. Mais cela peut être équivalent à court-circuiter la bobine S1.
En alternatif toujours, et toujours en jouant sur les propriétés non-linéaires du fer il serait possible, en principe (lointain), de faire un convertisseur de fréquence avec un amplificateur paramétrique avec (peut-être) une amplification plus grande que 1. Mais je n'ai jamais entendu parler des amplificateurs paramétriques avec du fer.

Dans tous vos raisonnements en alternatif, il ne faut pas oublier (comme il me semble que vous faites) que le flux dans la branche est imposé par la tension aux bornes de la bobine (V = n dPhi/dt).
A+

[Khwartz]

Cher LPFR. Merci de votre réponse même si peut-être un peu brusque, je pense que dans votre idée il s'agit de simplement dire les choses "telles qu'elles sont" ; en tout cas au moins telles que vous les voyez bien sûr.

Cela dit, je ne vois pas en quoi je ne peux pas faire un amplificateur (magnétique), je veux dire l'équivalent électronique d'un transistor, même si très limité dans sont gain.

Voici pourquoi il me semble que c'est tout à fait possible (en dehors du fait que cela ait été déjà fait, de ce que j'ai pu voir sur ce site, tel que je le comprends moi-même : http://electriciantraining.tpub.com/.../14180_131.htm, je suis là avec vous justement pour m'assurer d'une parfaite compréhension en imaginant une application légèrement différente de ce que j'ai pu voir) :

Dans ce que je comprends, "à l'état repos", lorsque S2 est "ouverte" (pas de tension appliquée, pas de bouclage), le flux F1 de la branche centrale E, se répartit de manière équilibrée entre les branches A et B, donc F2 = F3 = 1/2 F1.

Si l'on applique une tension continue telle que sa force électromotrice s'oppose au flux lors d'une des alternances et renforce l'autre alternance, dans le premier cas, une plus grande quantité de flux va être envoyée dans la branche B et donc F3 est augmenté, alors que lors de la deuxième alternance, le flux F1 trouve un passage favorisé dans la branche A et donc c'est le flux F2 qui s'en trouve dramatiquement augmenté cette fois-ci. La variation de flux dans les branches A et B est donc bien selon ma compréhension, amplifiée, si bien sûr je ne "loupe" pas quelque chose, et je compte bien sur vous, cher LPFR, pour me l'indiquer le cas échéant

Par exemple, en supposant que la fem de S2 s'oppose donc à la division de F1, i.e. au passage du flux dans la branche A, durant la première alternance de S1, et s'y opposant totalement, avec flux à vide de S2 (cas où S1 ne serait pas sous tension) strictement égal à 1/2 de F1. Tout le flux F1 n'est-il pas envoyé, durant cette alternance, dans la branche B ? Le flux F3 n'est-il pas égal à F1 + F2 à ce moment-là ? i.e. 1,5 fois F1 (au moment du "pic" "positif", i.e. au quart de la période et plus de 1,5 dans l'intervalle ]0;1/4p[ ) ? N'y a-t-il donc pas eu "amplification" du flux mais surtout de la variation de flux, et par conséquence n'y aura-t-il pas amplification de la puissance de sortie en S3 (en supposant toutes les bobines semblables : même nombre de spires, etc.) ?

De même, lors de l'autre alternance, le flux dans B me semble être supprimé ("au quart de la période" de la fréquence de la tension appliquée en S1, je simplifie, le processus étant donc évidemment graduel, n'est-ce pas ?) et c'est F2 qui est multiplié par 1,5 (lors du "pic" "négatif") ; toujours selon ma compréhension.

Certainement de tout façon je m'exprime encore très mal sur le sujet. Mais en résumé, je dirais que la variation du flux F3 est bien fonction de la tension continue appliquée en S2 du fait du changement de la facilitation ou de l'empêchement de F1 de se diviser et de passer dans la branche A.

Cela vous paraît-il correspondre plus maintenant à votre propre compréhension ?

Cordialement.

[LPFR]

Bonjour.
Si vous voulez comprendre ce que l'on appelle "magnetic amplifier" je vous conseille de lire la page correspondante de wikipedia.
Le principe est l'utilisation de la non-linéarité du fer pour faire une sorte d'interrupteur. C'est ce que je vous avais dit dans le post #11.

Mais comparer ça avec un transistor ou un tube à vide électronique n'a pas de sens.

Un amplificateur, dans le bon sens du mot amplifie la puissance d'un signal. Avec un transistor ou un tube à vide, vous faites cela. Avec un "amplificateur magnétique" vous vous limitez à laisser passer plus ou moins un signal (en le comblant d'harmoniques).

J'ai commencé à lire votre "explication" avec les alternances et je me suis arrêté. Elle ne vaut rien.

Si vous voulez comprendre le fonctionnement, il faudrait que vous commenciez par comprendre le fonctionnement d'une self et d'un transformateur, puis de comprendre comment la perméabilité du fer change la situation.

Au revoir.

[Khwartz]

Comment expliquez-vous alors cela : http://electriciantraining.tpub.com/.../14180_131.htm et les chapitres suivants, qui disent exactement le contraire de ce que vous venez d'affirmer concernant le non sens de faire des parallèles avec les amplificateur électroniques ? Comment expliquez-vous que ce système est encore utiliser pour des puissances de l'ordre du Megawatt ? De plus, vous rejetez en bloc mon explication sans en dire les défauts précisément, ne serait-ce tout simplement parce que vous n'en seriez pas capable ?! et n'auriez-vous pas un tant soit peut trop d'estime pour vos connaissances ?! Cher LPFR.

[Khwartz]

... il y a d'ailleurs une erreur dans l'article de Wiki auquel vous m'avez renvoyé et que je connaissais déjà : un "mag amp" n'est pas (à propremement parler) un "saturable reactor", et dans un "mag amp", il y a bien amplification d'un signal d'entrée. Mais je suppose que vous êtes trop sûr de vos bagages pour même avoir l'idée de le vérifier, donc je vous laisse à vos certitudes, et moi je repars avec mes doutes ! Bien le bonjour ! (Mais si un doute jamais vous prenez, allez plutôt sur le lien que je vous avais mis en référence et étudiez le jusqu'au bout ...).

[doul11]

Bonjour,

Comment expliquez-vous alors cela : http://electriciantraining.tpub.com/.../14180_131.htm et les chapitres suivants, qui disent exactement le contraire de ce que vous venez d'affirmer concernant le non sens de faire des parallèles avec les amplificateur électroniques ? Comment expliquez-vous que ce système est encore utiliser pour des puissances de l'ordre du Megawatt ? De plus, vous rejetez en bloc mon explication sans en dire les défauts précisément, ne serait-ce tout simplement parce que vous n'en seriez pas capable ?! et n'auriez-vous pas un tant soit peut trop d'estime pour vos connaissances ?! Cher LPFR.

... il y a d'ailleurs une erreur dans l'article de Wiki auquel vous m'avez renvoyé et que je connaissais déjà : un "mag amp" n'est pas (à propremement parler) un "saturable reactor", et dans un "mag amp", il y a bien amplification d'un signal d'entrée. Mais je suppose que vous êtes trop sûr de vos bagages pour même avoir l'idée de le vérifier, donc je vous laisse à vos certitudes, et moi je repars avec mes doutes ! Bien le bonjour ! (Mais si un doute jamais vous prenez, allez plutôt sur le lien que je vous avais mis en référence et étudiez le jusqu'au bout ...).

Tout ceci a un fort arrière gout désagréable de déjà vu