La théorie du condensateur qui se mord la queue

[migyonne]

Bonjour à tous!

Je pourrais décrire cette théorie comme suit et si vous pouvez m'aider a la résoudre sans aprioris, ce serait formidable!

Enoncé du problème:

On veut charger un condensateur par une source de tension constante, en remplaçant la "classique" résistance par le primaire d'un transformateur afin de prouver que l'on peut récupérer de l'énergie au secondaire du transformateur tout en chargeant le condensateur.
Le but final est de calculer les pertes.
- On peut moduler le courant de charge en impulsions (ondes carré positives) a l'aide d'un transistor.
- On veille cependant à ce que la tension au bornes du condensateur se situe toujours entre 30 et 60 % de la tension de l'accumulateur.
- Le choix des tensions, capacités, fréquences, inductances et matériel est libre.

Questions:

Le condensateur possédant donc préalablement une charge de 30%, lors d'une phase de charge:

Quelle quantité d'électricité traverse le primaire du transformateur?
Quelle quantité d'électricité récupère-t-on au secondaire du transformateur?
Quelle quantité d'électricité est consommée au bornes de l'accumulateur?
Quelle quantité d'électricité a été nécessaire pour compléter la charge du condensateur de 30 à 60%?

Quel est le bilan énergétique?

On veut à présent décharger le condensateur par le même procédé et retrouver une tension de 30% aux bornes dudit condensateur. (Le courant de décharge s'écoulant à présent vers la masse).

Je crois qu'il n'est seulement nécessaire de répondre de nouveau aux 2 premières questions...

Quel est le bilan énergétique final.

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Vous pouvez vous inspirer de cette vidéo quand a la disposition du montage.

https://youtu.be/lPDnOeplrX8

Merci beaucoup pour vos réponses.
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[jiherve]

bonjour
sujet largement abordé sur ABC!
JR

[migyonne]

Juste abordé, en effet, mais pas résolu.
Ce qui me laisse le choix de le reposter ici, en espérant y trouver (sans méchanceté aucune) des réponses plus techniques.
Vu mes diverses recherches, même des scientifiques ne sont pas sûrs des résultats et se contredisent.

[gts2]

Bonjour,

Si vous aviez un lien non video, cela serait plus pratique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[migyonne]

Bonjour,
Voici un lien vers mon blog, en espérant que cela vous conviendra.
######
Bonne soirée.

[stefjm]

Je n'ai pas compris l'intérêt du truc.
Lien vers abc?

[jiherve]

re,
https://www.abcelectronique.com/foru...d.php?t=106268
En fait cela revient (presque car il manque la diode de recup sans laquelle rien ne fonctionne ) à un buck avec un secondaire sur la bobine donc un fly buck c'est donc largement documenté!
https://www.ti.com/lit/an/snva674c/snva674c.pdf

JR

[stefjm]

C'est gentil de nous avoir envoyé cette perle.
Donc le mieux qu'on pourra eventuellement montrer ici est un rendement théorique supérieur au 1/2 du montage à résistance.

Ou je ne n'ai rien compris?

[jiherve]

re
à lire et méditer :

même des scientifiques ne sont pas sûrs des résultats et se contredisent

JR

[gts2]

"Pour un phénomène aussi simple, même les chercheurs sont encore dans le flou."
La charge d'un condensateur par une batterie avec un rendement meilleur que le 1/2 du circuit RC, ce sont les hacheurs (cf message de @jiherve) et cela fait un certain temps que cela existe.

Pour ce qui est de "Quelle quantité d'électricité traverse ..."
Pour le condensateur q=CV, donc \delta q=C x E (0,6-0,3) (charge de 30% à 60%)
Le primaire et la batterie étant en série c'est la même chose.

[stefjm]

Les Scientifiques en question sont les participants d'un newsgroup...

Donc c'est une re-découverte qu'il faut passer par une source de courant (inductance ou transfo) pour ne pas relier directement 2 sources de tension (alim et condo).

Merveilleux...

[migyonne]

L'approche est différente par rapport au convertisseur Buck ( et autre alimentations a découpage):
Dans le convertisseur Buck, c'est une bobine qui "stocke" l'énergie, avant de la délivrer.
Dans mon montage, c'est le condensateur qui "stocke" l'énergie et c'est le transformateur
qui la "libère", (une fois a la charge et une autre fois lors de la décharge dudit condensateur). Rigolo, non?
Le seul point commun est peut-être l'encrêteur qui peut optimiser le signal de charge et décharge.
Je n'insulte pas les scientifiques, je veux dire simplement qu'ils font des expériences qui ne correspondent pas forcément au cahier de charge du projet qu'on souhaite réaliser.
Ainsi, par exemple, analyser la décharge d'un condensateur dans un autre condensateur n'a peu de sens et ne sert qu'a créer des confusions... a moins qu'on n'y trouve une application pratique. Donnez-moi un exemple pratique, merci.

[gts2]

Au premier ordre, le transformateur avec résistance au secondaire est équivalent à une résistance, donc le rendement est le même que celui d'un circuit RC.

[FC05]

Le montage a-t-il été réalisé pour de vrai ?

Par ce que sinon on est dans la théorie personnelle et le montage sur-unitaire !

Et pour la théorie de la vidéo je dirai que 60% de 60% ça fait 0,6*0,6 = 0,36 soit 36% (et pas 120%)en plus des 40% récupérés soit 76%.
Je laisse de côté la manque de justification de ces chiffres.
Je laisse de côté les pertes ohmiques inévitables, l'énergie dissipée dans les transistors et l'énergie nécessaire pour faire fonctionner le "petit triangle escalier".

[Biname]

Salut,
Schéma ... si ça passe :
https://www.abcelectronique.com/foru...chmentid=79715

C'est de la 'free energy' : à chaque impulsion, le condensateur se charge un peu plus, mais fort heureusement la tension de la batterie ne cesse de croître rechargée par le redresseur au secondaire et ce plus vite que celle aux bornes du condensateur ... et c'est là que ça fait mal .

Sinon, comment se décharge le condensateur ?

Biname

[yvon l]

Salut,
Schéma ... si ça passe :
https://www.abcelectronique.com/foru...chmentid=79715
(..)

1).Dans ton schéma, ton transfo ne fonctionne pas en «*transfo*», car il n’est pas traversé par un courant alternatif de valeur moyenne nulle. (Il se sature)
2) Pour continuer avec une analogie mécanique, la décharge théorique du condensateur dans une résistance correspond à un transfert d’énergie potentielle en énergie thermique.
En mécanique, une masse M à un potentiel MgH passe par un transfert sous forme d’énergie cinétique avant d’aboutir au transfert final thermique (choc dissipatif de la masse ).
Pour une théorie complète des transferts énergétiques qui utilisent un condensateur, tu dois également passer par une phase «*cinétique*» via l’inductance du circuit dans lequel le transfert se produit.

[harmoniciste]

Bonjour,
En supposant initialement le condensateur chargé au tiers de la tension de la source, la première conduction du transistor parfait appliquera donc sur le primaire du transfo une tension U source - U cond .
En admettant maintenant que le rapport du transfo est inférieur à 3/2, le secondaire de ce transfo idéal ne peut rien débiter dans la source et le courant dans le primaire étant alors nul, le condensateur ne peut se charger.
Mais si le transfo a un rapport > 3/2 il débitera dans la source avec une surintensité infinie, tant au primaire qu'au secondaire, et l'on se retrouve avec le même défaut que la source brusquement reliée au condensateur par un commutateur.

On pourra objecter que le transfo n'est pas parfait et possède une certaine inductance de fuite. Cela ne fera que ramener le montage à un un convertisseur Buck, dont il conviendra de méditer sur l'absence de la diode de récupération.

Faut-il vraiment aller plus loin?

[stefjm]

inductance magnétisante ici plutôt que fuite.

[yvon l]

(..)
On pourra objecter que le transfo n'est pas parfait et possède une certaine inductance de fuite. Cela ne fera que ramener le montage à un un convertisseur Buck, dont il conviendra de méditer sur l'absence de la diode de récupération. (..)

A mon avis, diode de roue libre indispensable pour la démagnétisation du transfo (éviter la saturation via les AmpTours secondaires ou primaire)... Autrement pas de transfert d'énergie permanent possible ici via le transfo.

[Biname]

inductance magnétisante ici plutôt que fuite.

Oui, va falloir refaire le cours sur le transformateur ou capituler !
Biname

[jiherve]

bonjour,
tout ceci lui a été rabâché sur ABC mais il n'entend pas!
Autant le stockage d’énergie dans un condensateur est efficace pour produire des courants intenses (exemple flash,rail gun) ou assurer une transparence aux microcoupures autant c'est assez mauvais en conversion d’énergie des que celle ci devient importante , on notera tout de même qu'il est possible de faire des pompes de charge assez efficaces en petite puissance , les self c'est juste l'inverse.
JR

[Biname]

Salut,

1).Dans ton schéma,

Ce n'est pas mon schéma mais le schéma du bidule sur le site de l'auteur

ton transfo ne fonctionne pas en «*transfo*», car il n’est pas traversé par un courant alternatif de valeur moyenne nulle. (Il se sature)

Un transfo peut aussi fonctionner en 'impulsion' : en mode transitoire, c'est ici le cas. La saturation du noyau - qui n'est jamais totale - n'empêche pas le transfo de fonctionner, l'erreur est très très très commune.

2) Pour continuer avec une analogie mécanique, la décharge théorique du condensateur dans une résistance correspond à un transfert d’énergie potentielle en énergie thermique.
En mécanique, une masse M à un potentiel MgH passe par un transfert sous forme d’énergie cinétique avant d’aboutir au transfert final thermique (choc dissipatif de la masse ).
Pour une théorie complète des transferts énergétiques qui utilisent un condensateur, tu dois également passer par une phase «*cinétique*» via l’inductance du circuit dans lequel le transfert se produit.

Non ! Le transfo est une affaire de champs, de variation de champ n i / l , l'inductance est un composant 'parasite'.
Voir le circuit équivalent du transformateur.

Biname

[harmoniciste]

Le fonctionnement étant défaillant dans son principe, dès la mise sous tension, il me paraîssait inutile d'envisager une période complète du fonctionnement cyclique imaginé par l'auteur.
Bien sûr, comme vous le mentionnez, le noyau n'ayant aucune raison de se démagnétiser lors des blocages cycliques du transistor, le fonctionnement du transformateur parfait imaginé par l'auteur serait aussi à remettre en question.
Pour le démagnétiser, il faudrait un entrefer qui n'est pas mentionné.

[stefjm]

Non ! Le transfo est une affaire de champs, de variation de champ n i / l , l'inductance est un composant 'parasite'.
Voir le circuit équivalent du transformateur.

Vaut quand même mieux avoir une inductance magnétisante pour avoir du champ et des variations.
Qu'à l limite, on la considère infinie et on l'oublie, pourquoi pas, mais c'est quand même casse gueule...

[FC05]

.... du fonctionnement cyclique imaginé ....

Oui, imaginé ! Comme d'hab, si c'est surnuméraire, une seule réponse "Just do it" et profite pour devenir le prochain Bill Gates en 100x plus riche !

Je me demande pourquoi ce fil est encore ouvert.

[yvon l]

Salut,

Ce n'est pas mon schéma mais le schéma du bidule sur le site de l'auteur

Un transfo peut aussi fonctionner en 'impulsion' : en mode transitoire, c'est ici le cas. La saturation du noyau - qui n'est jamais totale - n'empêche pas le transfo de fonctionner, l'erreur est très très très commune.
Biname

Mais, dans le cas du schéma proposé, voir si le secondaire du transfo peut fournir une tension suffisante (au moins égale à la tension de la source +1,4V) pour fournir le courant de démagnétisation.

[harmoniciste]

Mais, dans le cas du schéma proposé, voir si le secondaire du transfo peut fournir une tension suffisante (au moins égale à la tension de la source +1,4V) pour fournir le courant de démagnétisation.

Le courant secondaire a toujours un sens tel qu'il tend à s'opposer à la variation du flux dans le noyau, et donc à s'opposer à sa décroissance. Vous ne pouvez donc pas compter sur les courants induits (primaire ou secondaire) pour démagnétiser le noyau.
Au blocage du transfo, la décroissance du flux (si le circuit magnétique possède un entrefer ou une reluctance éqivalente) se produira à une vitesse dPhi/dt = (U _source+1.4v) / N_ll jusqu' à l'annulation, et le transfo débitera un courant décroissant dans la source jusqu'à épuiser l'énergie magnétique stockée. Mais aucun courant primaire ne chargera le condensateur pendant ce temps.

Le hic est l'énorme pic d'intensité à chaque mise en conduction du transistor comme je l'ai déjà expliqué dans mon post #17

[migyonne]

Bonsoir a tous.
Je tiens tout d'abord à vous remercier pour vos participations.
En effet, je n'ai pas trop eu affaire d'emblée, a des gens qui ont immédiatement répondu "sas peu pô!" mais a des personnes qui m'ont semblé avoir certaines compétences en la matière.
Ma démarche était (et est encore) surtout de savoir si des personnes ont imaginé ce genre de montage.
A tenter de me prouver que je suis dans l'erreur, je vous doit peut être un peu d'explications.

A savoir si j'ai déjà fabriqué ce montage, la réponse est OUI.
A savoir si le montage a fonctionné, la réponse est OUI aussi, MAIS...
A l'époque (il y a 20 ans), ne voulant pas "tricher" en ce qui concerne le courant de base injecté dans les transistors de commande et qui auraient pu fausser les résultat en s'additionnant au courant fourni final, j'ai décidé de m'en passer.
j'ai donc fabriqué des disques a secteurs et balais avec une plaque de circuit imprimé (en pillant les boites de meccano de mes enfants), fabriqué un "contrôleur maison" et utilisé quelques relais pour la commutation du condensateur. Je n'ai pas compté le temps a rebobiner des transformateurs audio de récupération.
Le tout était raccordé au port parallèle d'un PC avec un programme en QBasic avec des optocoupleurs.
J'étais donc certain de maitriser tous les paramètres...

Tout ceci faisait de jolies petites étincelle quand tout cela tournait, jusqu'à ce qu'un ami me suggère que, telle une machine de Wimshurst, c'était le disque et les balais qui "fabriquaient" le surplus d'électricité "l'efficience"...
Un peu vexé, le disque a fini dans un cerisier mais j'ai quand même sauvegardé le "contrôleur" et une bonne barrette de condensateurs. ( A part les pies, ils ne doivent pas intéresser d'autres volatiles)
Depuis, j'ai un doute affreux qui vient de temps en temps (mais sinon, ça va!) et puisqu'il y a des forums, je me suis dit que je pourrais partager cette idée, juste pour voir la réaction d'autres bidouilleurs et électroniciens confirmés, avant de me relancer dans la construction d'un nouveau montage.
Voilà, c'est tout. Il n'y a rien d'extraordinaire.

A présent, je pense procéder autrement et donc fabriquer un banc d'essai avec des composants plus "actuels"
quand j'aurais le temps, puis faire des test pas à pas. (les microcontrôleurs sont nos amis)
Comme vous, je suis passionné d'électronique, de bidouilles en tout genre et d'autres choses encore. Seul le temps me manque.
Croyez bien que je prends en considérations toutes vos remarques (techniques).
Je solliciterais certainement encore vos connaissances, si vous le voulez bien.
Merci encore.

[harmoniciste]

Bonne démarche et bon courage.

[Deedee81]

Salut,

Pauvre cerisier

Je solliciterais certainement encore vos connaissances, si vous le voulez bien.

Si les questions sont plus techniques sur l'implémentation, ce sera sans doute préférable de le mettre dans le forum électronique. Mais à toi de voir le moment venu bien sûr