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Alimentation de forte puissance - [projet inachevé]

Discussion dans 'Electronique spécifique CNC' créé par j.f., 9 Octobre 2008.

  1. j.f.

    j.f. Compagnon

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    Alimentation de forte puissance - [projet inachevé]
    Bonsoir,

    comme convenu, voici les schémas d'une alim de forte puissance, dessinée il y a maintenant deux ans, et jamais réalisés.

    Ce circuit était destiné à la galvano, à l'anodisation, etc.

    Il est basé sur divers articles parus dans Elektor, et âgés de 20 ans pour les plus anciens.

    J'ai abandonné la réalisation car je voulais auparavant explorer d'autres voies... qui n'ont pas non plus été explorées !

    Les valeurs de composants indiquées, pour certains, sont fantaisistes car le schéma était en cours de test virtuel avec un simulateur.

    alim1b.JPG
    ↑  identification de ses divers "modules"


    alim1.JPG
    ↑  Shéma général
     
  2. j.f.

    j.f. Compagnon

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    Alimentation de forte puissance - [projet inachevé]
    Principe du truc :

    le problème de ce genre d'alim à régulation série est l'énorme dissipation de chaleur dans les ballasts si le courant de sortie est élevé alors que la tension est faible (charge de faible résistance).

    Donc, il y a deux niveaus de prérégulation.

    Tout d'abord, on peut jouer sur la tension issue du transformateur. Double enroulement secondaire commuté en série ou parallèle selon le besoin en tension de sortie.

    Par exemple, si on a 2 x 15 V / 20 A, on obtient alors deux possibilités (gammes) :
    15 V 40 A
    30 V 20 A
    (ici, on ne chipote pas sur la chute de tension au niveau du ballast, des résistances d'équilibrage, etc.)

    Les seules parties su schéma que j'ai réellement dessinées moi-même sont la partie redressement et le module "prérégulation 1"

    Le redressement peut sembler curieux... Il l'est, je pense !
    Pour commuter en série ou parallèle, il faudrait normalement un relais avec double inverseur.
    Avec ce schéma, il suffit d'un seul relais 1 contact, ce qui est très facile à trouver : un simple relais de bagnole. Simple, pas cher, équipé de cosses faston donc facile à câbler.

    Le module "prérégulation 1" surveille la tension de sortie. Il y a un AOP en inverseur, car la tension de référence ("masse" est sur le positif, et non sur le négatif (voir pourquoi plus loin : prérégulation 2"). Cet inverseur est suivi d'un comparateur avec hystérésis réglable. Ainsi, si par exemple la tension de sortie tombe par exemple à 10 Volts, le relais, le transfo et les redresseurs font une "mise en parallèle" des secondaires.

    D5 et D6 fournissent un signal redressé double alternance pour le thyristor du circuit de "prérégulation 2"

    Les capas C1 à C8 sont là pour "shunter" les diodes lors des pics de commutation, afin de limiter leur travail. On voit ça sur beaucoup de schémas de redressement. Les valeurs sont différentes 47 et 100 nF, c'est sans doute un oubli à l'époque...

    Il n'y a pas grand chose à dire de "prérégulation 1". La tension de sortie de l'alim est inversée car c'est le positif qui est la référence (le négatif est flottant par rapport au positif). C'est dû au principe de "prérégulation 2". Peu importe...

    Donc, U1 inverse et divise, U2 compare à une référence réglable par R5 (potard de droite). Hystérésis réglable par R9 (potard de gauche). La sortie de U1 commande un transistor TIP142 qui lui même commande le relais du circuit de redressement parallèle / série.

    Ca aussi, je crois que c'st de ma conception, au contraire de tout ce qui va suivre.

    A noter : on pourrait très bien avoir un simple interrupteur, et avoir deux gammes, en manuel.

    Mais pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué ?!

    redress.JPG
    ↑  redressement parallèle / série


    preregul1.JPG
    ↑  prérégulation 1
     
  3. j.f.

    j.f. Compagnon

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    Alimentation de forte puissance - [projet inachevé]
    Prérégulation 2 : là c'est la twilight zone...

    ce truc, pompé sur une alim Elektor, me demande à chaque fois un effort cérébral très soutenu :smt003

    Donc, en voisi une explication extrêmement claire et limpide, puisque tout "ce qui se conçoit clairement, s’énonce aisément"...

    Le thyristor reçoit un signal redressé double alternance. Le BC557 "compare" la tension de sortie de l'alim (après balasts) avec la tension venant des redresseurs. Si c'est prout tagada plus faible ou plus élevé que schpountz, la détente libère la gâchette qui en balance un coup sur l'amorce (percussion centrale) du BUZ 10 qui ouvre le robinet de remplissage des capas qui se trouve derrière.

    Donc il ouvre sur une partie de chaque demi alternance, plus ou moin tôt en fonction des besoins en tension de sortie. Le thyristor se bloque au passage par zéro, et ça recommence à la demi alternance suivante.

    Simple, quoi...

    (et bien mieux expliqué que dans l'article d'Elektor qu'il faut d'ailleurs que je retrouve afin de comprendre ce que je viens d'écrire...)

    Ca marche un peu comme un grada ou un varia de perceuse à moteur universel.

    Le BUZ (ou autre, car choisi juste en fonction de la liste diponible pour la simulation) se trouve dans la ligne négative. Ce qui explique pourquoi la référence de "prérégulation 1" est le positif, et la mesure faite sur le négétif après ce FET.

    preregul2.JPG
     
  4. j.f.

    j.f. Compagnon

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    Alimentation de forte puissance - [projet inachevé]
    Régulation :

    2 AOP...
    l'un commande la base du balast en régulant la tension de sortie
    l'autre récupère la chute de tension sur la résistance R21

    Les diodes D11 et D12 font que la tension de sortie est abaissée si elle dépasse la consigne OU si le courant (tension sur R21) dépasse la consigne.

    L'intérêt de ce montage, pompé sur Elektor, est qu'il est conçu pour être commandé en tension. On a donc le choix de placer des potards, ou un convertisseur N/A si, comme c'était le cas de l'alim Elektor, la commande se fait via un µP et une laison série vers un PC, etc... C'est facile à interfacer, et universel.

    A noter : R21 a ici une valeur fantaisiste, de même que les résistances d'équilibrage des transistors. 1 ohm ! on imagine le résultat avec des gros ampères ! Ces valeurs sont celles laissées après la toute dernière simulation, il y a deux ans.

    De même R22 est juste là pour simuler la charge de l'alimentation.

    Bon, étant plutôt une quiche en électronique, tout ça vaut ce que ça vaut... ça fonctionnait sur simulateur logiciel, c'est tout !

    Le temps de dessiner une astuce pour protéger les transistors balasts, je me mets à la recherche biblio

    regul.JPG
     
  5. j.f.

    j.f. Compagnon

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    Alimentation de forte puissance - [projet inachevé]
    Astuce (Elektor, encore et toujours...)

    Pour limiter le courant de sortie des transistors ballasts, un transistor entre base et émetteur. Si la tension sur la résistance grimpe trop, il courcircuite la base et l'émetteur du balast.

    Il faut bien prévoir, dans un bain de galvano, le cas où les électrodes se trouvent en court jus !!!

    limiteur2.JPG
     
  6. j.f.

    j.f. Compagnon

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    Bibliographie :

    alim à prérégulation, par Rémy Lucas

    Des pdf trouvé sur le net. la présentation évoque celle d'Elektor...

    Alimentation stabilisée, Elektor mars 1986 ; c'est là qu'est présentée la prérégulation à thyristor + FET ; il y est indiqué que ce procédé limite un peu les possibilités en courant. Il y est dit que normalement, on doit prévoir un courant transfo égal à 1.4 fois le courant de sortie ; ce facteur doit passer à 2 avec ce circuit.

    exemple : on veut 40 ampères en sortie au maxi avec les secondaires en parallèle, on doit alors tabler sur 40 ampères PAR ENROULEMENT !!! même avec seulement 2 x 15 V, ça fait du 1200 VA !!! Un 2 x 15 V 20 A permettrait de sortir 20 A sous une douzaine de volts ce qui n'est déjà pas mal. C'est aussi ce problème de transfo qui m'a fait renoncer. Introuvable en occase, très cher en neuf. Il me fallait un minimum de 510 ou 680 VA pour aborder sériusement la galvanoplastie sur des pièces dignes de ce nom... Je reviendrai là dessus demain.

    Alimentation à microprocesseur, Elektor mars 1988 ; il y a une prérégulation avec un transformateur à point milieu, mais pas de commutation série / parallèle ; c'est de ce numéro que j'ai tiré le principe du contrôle tension / courant, mais en supprimant le réglage d'offset des AOP (à mon avis inutile pour l'application envisagée)

    Alimentation numérique, Elektor novembre 2001 ; le principe de la limitation de courant sur balasts. Le schéma vu plus haut

    grada.JPG
    ↑  Un circuit avec régulation AVANT transfo...
    Voir la pièce jointe SCR_Switching_Pre-Regulator.pdf
    ↑  SCR switching pre regulator
    Voir la pièce jointe Regulator-Switching-SCR.pdf
    ↑  Regulator switching SCR
     
  7. wika58

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    Alimentation de forte puissance - [projet inachevé]
    :eek: Sacrée Alim.. :!:
    Je sais pas finalement si je vais avoir besoin de ça... :smt017
    Mais ça intéresse surement d'autres membres :wink:

    Rien de plus simple pour faire de l'anodisation d'Alu?

    Bonne nuit. :wink:
     
  8. j.f.

    j.f. Compagnon

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    Alimentation de forte puissance - [projet inachevé]
    Le pourquoi d'une telle puissance...
    Informations valables pour l'été 2006 ; les choses ont sans doute évolué depuis chez les amateurs, mais je n'ai pas suivi...


    Après de nombreuse recherches sur le net, j'avais fini par trouver des infos fiables sur un sitre de chimie ; concentration du ZnCl2 et surtout densité de courant : 5 A / dm²

    5 A / dm² !!!!!!!!!!!!!!!!!

    C'est énorme.

    J'ai testé. Résultats sans comparaison avec ceux obtenus par d'autres sur le net, qui se contentaient du piformètre avec des ampoules en série dans le circuit quand ce n'était pas directement un chargeur de batteries !

    Le seul gars sérieux était un amateur de Citroën qui a l'époque obtenait des résultats de m..de... Mais qui cherchait, cherchait, comme un fou, et expérimentait sans cesse. Je suis repassé sur son blog il y a quelques mois. Il est passé à un stade quasi pro avec une alim délivrant (de mémoire) une centaine d'ampères.
     
  9. j.f.

    j.f. Compagnon

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    Alimentation de forte puissance - [projet inachevé]
    Encore debout, Wika ???

    Des heures pour retrouver ls articles découpés et classés en organisation verticale sous des revues, des docs techniques, etc.

    Bon, j'y vais.

    Bonne nuit !
     
  10. JKL

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    Alimentation de forte puissance - [projet inachevé]
    Au travail, il y a de nombreuses années, j'ai utilisé une alimentation pour électroaimant pouvant délivre 200 A sous 50 V environ mais avec une régulation de 10-4. Comme à l'époque les transistors courants les plus puissants étaient le 2N3055 la régulation fine était faite avec une quirielle de ces transistors montés sur une barre à eau et la prérégulation était faite par un variac ( triphasé ) servomotorisé. Si les variations de la charge ne sont pas trop rapides pour que l'asservissement servomotorisé puisse suivre ( c'était le cas ) cela me semble être une solution encore très valable.
     
  11. j.f.

    j.f. Compagnon

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    Oui JKL, Variac. C'est la solution la plus utilisée aux USA par les amateurs. Ils sont courants là bas, rares en France (je regarde de temps en temps sur eBay). Motorisés ou pas.

    C'est certainement la meilleure solution (rendement).

    Régulation : n'a en principe pas besoin d'être très fine. De plus, les variations d'intensité (résistance du bain) ne peuvant être que lentes. Une régulation "à l'oeil" est bien sûr envisageable.

    Je pensais à une autre solution, vue sur un site US : un variateur à triac avant le transfo. Bien sûr, un prévu pour, comme ceux destinés aux moteurs universels, et aux éclairages TBT. L'auteur semblait content de la simplicité et de l'efficacité.

    Mais le gros problème reste toujours le transfo...

    Sur cette page, l'alimentation de l'amateur d'ID19 dont je parlais plus haut :
    http://id19p.over-blog.com/article-5643668.html

    0-40V, 0-100A
    voir en bas de page.

    Ca commence à permettre de traiter de sacrées surfaces : 40 dm² en électrozingage. Trop pour moi en tous cas.

    Le prix des alim d'occase sur eBay devient sévère dès qu'on dépasse les 5 ampères. Le port aussi !
     
  12. JKL

    JKL Compagnon

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    Alimentation de forte puissance - [projet inachevé]
    Il m'est arrivé de voir autrefois des alim 5V pour les ordinateurs pouvant délivrer 100-200A. Les conducteurs étaient des barres de cuivre. Cela du temps j'imagine de la TTL.
     
  13. phil916

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    Alimentation de forte puissance - [projet inachevé]
    Ont est loin de 50 a 80A et pas de régulation de courant !

    J'allais faire la même remarque ce matin mais pas de régulation...

    :wink:
     
  15. MaX-MoD

    MaX-MoD Compagnon

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    Alimentation de forte puissance - [projet inachevé]
    une (ou plusieurs) alims PC, 12V 35A + un MOS 200A, une (ou plisieurs en //) inductance et une diode rapide de puissance (ou mieux un 2e MOS) récupérés d'une vieille carte mère, un dsPIC pour contrôler tout ça => plus de 100A à la sortie :wink:
     
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