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Pourquoi le 400Hz ?

Discussion dans 'Electricité, variateurs, convertisseurs et moteurs' créé par Klystron, 19 Décembre 2015.

  1. Klystron

    Klystron Compagnon

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  2. stanloc

    stanloc Compagnon

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    Pourquoi le 400Hz ?
    On utilise le 400 Hz dans l'aviation car tous les circuits magnétiques pour cette fréquence sont beaucoup moins volumineux et moins lourds que si c'est pour le 50 Hz. Par ailleurs la vitesse de synchronisme pour un moteur AC est de 24 000 tr/mn ce qui est avantageux pour un gyroscope.
    Stan
     
  3. guy34

    guy34 Compagnon

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    Pourquoi le 400Hz ?
    bonjour,

    les circuits magnétiques sont bien plus petits pour une même puissance ; + petit et + léger font l'affaire pour les avions aussi .....
    A+++
    GUY34
     
  4. bequet gilles

    bequet gilles Compagnon

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    Pourquoi le 400Hz ?
    bonjour

    effectivement en 400hz le gain de place est enorme.

    a une époque il y avait des moteurs de traction sncf en 16 2/3 Hz soit le 1/3 du 50Hz je ne sais pas si cela existe toujours.

    a+ gilles
     
  5. Klystron

    Klystron Compagnon

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  6. slouptoouut

    slouptoouut Compagnon

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    Pourquoi le 400Hz ?
    Bonjour,

    A propos du 16Hz 2/3 devenu 16.7 Hz (pour des question d'interférences par harmoniques3 avec le 50Hz "E D F" le 16Hz 2/3 a été très légèrement augementé, pour être porté à 16.7 )

    Ce type de courant a été utilisé, et existe encore , parce les locomotives étaient équipés de moteurs de type série et à noyau magnétique feuilleté (comme celui de toutes les perceuses électriques à main de bricoleur à main ...en plus gros !)
    Et que les pertes par hystéresis et par courant de foucault sont d'autant plus faible que la fréquence est elle même faible ...ceci permettant un meilleur rendement du moteur, tout en conservant les avantages du courant alternatif (élévation abaissement de tension par transfo, commutation plus facile)
    C'est donc pour ça, et pour trouver un compromis, qu'on utilisa un courant alternatif , mais à très basse fréquence en traction ferroviaire ! (ce type de courant se raréfie, mais existe toujours, en Suisse ...)

    L'inconvénient, c'est que , à puissance égale , le noyau d'un transfo ou d' un générateur ou un moteur en 16.7 Hz est trois fois plus gros qu’un 50 Hz (le matériel est donc très lourd ...mais ce n'est pas très génant pour une sous station , ou une locomotive. )

    Aujourd 'hui, et avec les progrès de l'électronique , on sais piloter des moteurs "normaux" (ce sont désormais pratiquement tous des moteurs asynchrone, ou synchrone, et non des moteurs série genre "moteur universel") moins volumineux, associés avec des variateurs de fréquence électroniques (comme ceux utilisé sur bon nombre de machines outils) qui, moyennant une programmation adéquate et une commutation, peuvent fonctionner indifféremment sur différentes tension a différentes fréquence ...
    Ceci permet de réaliser des motrice bi, tri, ou quadri courants, au prix d'une certaine complexité électronique , mais l'électronique est moins lourde et coute moins cher que des moteurs et des transfo en 16,7 Hz

    Notez qu' on été expériment de très nombreux types de courant en traction ferroviaire , du continu, de l'alternatif monophasé a très basse fréquence, de l'alternatif a fréquence normale , et même de l'alternatif triphasé (qui a été rapidement abandonné parce il fallais que les motrices aient 3 pantographes ! )

    Il y a eu du 16Hz 2/3 (passé à 16.7Hz) du 25 Hz (abandonné) du 33Hz1/3 (abandonné) du 42 hz (abandonné) du 50Hz (très courant ! toujours utilisé, en Europe ) du 60 Hz (très courant ! toujours utilisé aux Etats Unis) du courant continu à 600 ou 750V (très utilisé, tram, métros ...) du continu 1500V (toujours utilisé, trains ) du continu 3000V (toujours utilisé, trains )

    Exceptionnellement, d'autres tensions ou fréquences spéciales ont été utilisé pour battre des records de vitesses (les records de vitesses en TGV ont été réalisé avec du 31 500V 50Hz)

    Inversement, et pour en revenir au 400 Hz , l'emploi de cette fréquence élevé a chaque fois que le faible poids et un volume réduit, sont des critères importants (notamment en aéronautique !) permet d'employer des noyaux magnétiques quasiment 9 fois plus petit, et avec moins de spires sur leurs bobinages ...L'intéret est évident ! même si c'est au prix de complications électroniques pour travailler a ces fréquences, et au prix de l'emploi d'aciers spéciaux pour les noyaux !)

    Dans le même genre , les lampes fluo compactes basses consommation (vous savez ! ces saloperies censé remplacer la bonne vieille "ampoule à filament" , toutes moches avec des tubes en U ou en spirale, qui mettent une plombe à chauffer, et qui contiennent des produits toxiques ...) sont, tout bonnement des tubes fluorescents repliées ...
    Et alimenté avec du courant à environ 25 000 Hz (et non 50 Hz) ceci pour ne pas devoir utiliser un lourd et volumineux ballast, mais une toute petite self, et de tous petits composants , cette fréquence élevée de 25 000 Hz environ permet une miniaturisation telle qu'il est possible que tout tiennent dans le culot ou l'embase, et permettent de réaliser des lampes fluorescente , sans les inconvénients de l'encombrement et du poids des réglettes de tubes fluo conventionnelles (ce qu'on appelle a tort des "néons" ) et de faire des lampes ayant a peu près la même taille que celles à incandescence , se montant directement en lieu est place ...

    sloup
     
    Dernière édition: 19 Décembre 2015
  7. FB29

    FB29 Compagnon

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    Pourquoi le 400Hz ?
    Bonjour,

    Par curiosité j'ai fait le calcul 16,7 x 3 = 50,1 Hz ... la fréquence de battement est de (F1 - F2) /2 = (50,1 - 50) / 2 = 0,1 / 2 = 0,05 Hz, soit une période de 20 secondes.
    Les ondes seront en phase sur en gros 1/4 de période, soit 5 secondes ce qui reste une interférence très perceptible ... Ne s'agit t-il pas d'un arrondi de 16 Hz 2/3 = 16,6666666 .... arrondi à 16,7 :smt017 ?

    Cordialement,
    FB29
     
    Dernière édition: 19 Décembre 2015
  8. ilfaitvraimentbeau

    ilfaitvraimentbeau Compagnon

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  9. guy34

    guy34 Compagnon

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    Pourquoi le 400Hz ?
    salut ,

    il n'y aurait pas comme une erreur ?..........
    A++++
    GUY34
     
  10. FB29

    FB29 Compagnon

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    Pourquoi le 400Hz ?
    Bonjour,

    Ah, erreur de frappe, c'est un signe moins dans la formule, le reste est OK, formule corrigée :wink:

    Difficile à dire ... déjà il faudrait que les deux fréquences soient présentes en même temps au même endroit ... par exemple que dans un même bâtiment on ait à la fois des moteurs alimentés en 50 Hz et d'autres en 16,7 Hz ... Les moteurs en 16,7 Hz vont produire des vibrations principalement à cette fréquence mais aussi des vibrations atténuées aux fréquences multiples, que l'on appelle des harmoniques ... donc à 33,4 Hz ... 50,1 Hz ... 66,8 Hz et ainsi de suite de plus en plus faibles. L'harmonique 3 du 16,7 Hz donc à 50,1 Hz va renforcer les vibrations des moteurs 50 Hz lorsque les ondes seront en phase (durant 4 à 5 secondes toutes les 20 secondes), puis comme les fréquences glissent l'une par rapport à l'autre elle va les amoindrir 10 secondes plus tard. On observera donc une modulation des vibrations qui fera varier lentement le bruit de moteurs qui augmentera et diminuera toutes les 20 secondes ... ce qui est assez usant pour les nerfs ... C'est le même effet que pour les lampes stroboscopiques qui semblent faire tourner les mécanismes au ralenti ......
    Sur le plan technique cela pourrait faire entrer en résonance différents éléments. Des éléments très lourds puisque le fréquence est très basse ... dalle de béton ... mur ....

    Je pense donc que l'on aurait plutôt intérêt à synchroniser les fréquences pour éviter ce type de battement très basse fréquence ...

    Cordialement,
    FB29
     
    Dernière édition: 19 Décembre 2015
  11. doul

    doul Ouvrier

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    Pourquoi le 400Hz ?
    Salut,

    Et bien quel plaisir de lire des explications aussi détaillées :smt023
     
  12. CNCSERV

    CNCSERV Compagnon

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    Pourquoi le 400Hz ?
    Bonjour
    Je crois qu'on y est pas du tout :
    Pour un moteur de 1 pôle paire (on peut difficilement faire moins) une alternance = 1 tour, donc 50 alternances/sec = 50trs/sec = 3000tr/min.
    Si on veux tourner à 24000tr/min soit 400tr/sec il faut donc du 400Hz ou 800hz pour un moteur 2 pôles paire.


    De même notre moteur Pas à pas est un 50 pôles paires, pour tourner a 1200tr/min soit 20tr/sec donc 20x50 = 1000Hz
     
    Dernière édition: 19 Décembre 2015
  13. slouptoouut

    slouptoouut Compagnon

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    Pourquoi le 400Hz ?
    Rebonjour,

    (Et merci, Doul)

    Notez, toujours a propos de transfos, de moteurs, et de fréquence spéciale, que si de nos jours , le 16,7Hz n'a plus guère d'intéret (ce type de courant spécial , étant toujours distribué, et les équipements existent toujours donc on ne va pas tout démolir et tout refaire en courant normal à 50 Hz ...Mais en pratique, il est quasiment toujours dabord redressé, filtré , donc cette fréquence spéciale n'a plus d'importance ...Puis redécoupé a une autre fréquence, variable, pour alimenter des moteurs "normaux" et dépourvu de balais et de collecteur ...Tout ceci étant réalisé dans la locomotive ...Ce qui , outre réduire le volume du moteur, en simplifie notablement l'entretien d'autant que si sur une perceuse de bricoleur il y a généralement 2 balais , sur ceux des locomotives d'ancienne génération, il n'étais par rare qu'il y ait 18 balais !)

    Inversement , de nos jours, les courants à fréquences élevées, de l'ordre de 300 à 400 Hz ne sont plus réservées aux avions ! ils ont désormais d'autres applications même plus "terre à terre" si on peut dire ,tel que : l'usinage à grande vitesse de coupe (UGV) avec des électro-broche équipé de moteurs asynchrone, syhchrone ou brushless, pouvant tourner, directement très vite, sans surmultiplication mécanique...
    On commence aussi à trouver de telles fréquences , et de tels moteurs , dans les machines à laver haut de gamme, par volonté de "course aux vitesses d'essorrage" tout en réduisant le cout de fabrication du moteur de ces machines à laver (qui, du coup, peut tourner directement très vite et rejoint les dires de CNCSERV ! et qui ne comporte ni balais, ni induit bobiné ...)

    On emploie aussi des fréquences élevées, et a rapport cyclique variable, pour la gradation des tubes fluorescents et des lampes à LED , ce qui permet d'en faire varier la lumière et ceci sans papillotement
    Les tubes fluo et les lampes à LED n'ont aucune inertie thermique...contrairement aux filaments surtout ceux de lampes de forte puissance qui mettais un certains temps à s'éteindre...et si on les "gradate" en 50 Hz , le temps de non-conduction est d'autant plus grand qu'on les "gradate" et ça produit des papillotements devenant vite très désagréable (bref, ça "strobe" plus que ça "gradate" ) ...tandis qu'a haute fréquence , ce phénomène est bien moins marqué, et il passe complètement inapercu du fait de la persistance rétinienne de l'oeil
    (Cette possibilité de gradation de tubes fluo et de LED est encore très rare en éclairage domestique ...En général les lampes domestiques ne sont "pas gradable" et si on tente quand même de les "gradater" , le plus souvent ça fait stroboscope ! ou ça ne fonctionne pas ! ...mais cette possibilité est désormais couramment utilisé , dans le tertiaire, et encore plus dans l'éclairage évenementiel et scénique , moyennant des tubes ou lampes ou projecteurs étudiées pour être gradatés, et un convertisseur-gradateur adéquat recevant une consigne par potentiomètre si commande manuelle, ou un signal D A L I (si c'est du tertiaire) ou D M X (si c'est du scénique) si commande automatisée !)

    @ CNCSERV : il y a une erreur d'untée : 24000t/min = 400 t/s
     
    Dernière édition: 19 Décembre 2015
  14. CNCSERV

    CNCSERV Compagnon

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