Alimentation de forte puissance - [projet inachevé]

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J

j.f.

Compagnon
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
 
J

j.f.

Compagnon
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
 
J

j.f.

Compagnon
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
 
J

j.f.

Compagnon
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
 
J

j.f.

Compagnon
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
 
J

j.f.

Compagnon
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 Regulator-Switching-SCR.pdf Regulator switching SCR Voir la pièce jointe SCR_Switching_Pre-Regulator.pdf SCR switching pre regulator
 
W

wika58

Compagnon
: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:
 
J

j.f.

Compagnon
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.
 
J

j.f.

Compagnon
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 !
 
J

JKL

Compagnon
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.
 
J

j.f.

Compagnon
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 !
 
J

JKL

Compagnon
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.
 
P

phil916

Compagnon
vouloir se fabriquer une alim de puissance avec le prix des alimentations sur ebay...
13,8V réglable 12A

48V 8A

etc.

ça doit vraiment être pour le plaisir, ce que je comprends parfaitement :wink:
 
P

punchy

Compagnon
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:
 
M

MaX-MoD

Compagnon
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:
 
J

j.f.

Compagnon
Bonjour phil,
le type d'alim que tu cites n'est d'aucune utilité dans le cas présent...
J'en ai une (analogique), de marque HAM.
13.8V, 10 A.
Elle est sur le bureau.
Elle me sert juste à tester des équipements auto à faible consommation, ou à disposer de "12V". Elle ne peut en aucun cas servir à ce dont je parle. Pour info, dans les conditions de mes expériences, pour quelques ampères, on a besoin d'une tension de 3 à 5 volts.

Il faut une alim permettant une stabilisation de courant. Il s'agit de ce qu'on appelle un ampérostat ou galvanostat. Et avec un très fort courant, donc pouvant également monter assez haut en tension si nécessaire, en fonction de la résistivité de l'électrolyte.

Ce n'est pas pour alimenter des circuits, c'est pour faire de la galvanoplastie et autres traitements physico chimiques. Les besoins sont très différents, et les appareils commerciaux bien plus chers que ça. ce sont soit des appreils de labo, soit des machines industrielles.

10 ampères, ce sont seulement 2 dm² de zingage. Une malheureuse plaque de 10 cm de côté, sur les deux faces, sans compter les chants... pas grand chose, en somme...
 
P

phil916

Compagnon
Ces alimentations sont faciles à modifier pour intégrer une régulation en courant et une variation de tension bien plus large (elles sont généralement basées sur le TL494 qui est bien documenté)
On peut les mettre en parallèle/série pour avoir plus de courant/tension (en série si elles sont isolées en entrée sortie ce que je ne sais pas...mais c'est probable)

Une alimentation qui sort +50A et va de 0 à 40V coutera très très chère en auto construction (à moins d'avoir que de la récup) d'où mon message.

Je dis çà mais pour ce type de montage forte puissance je me sert de modules convertisseurs DC-DC (Lucent, Lambda etc.) achetés une misère sur Ebay.
Ainsi dernièrement pour un montage j'en ai fais une alimentation variable 3V à 5,5V qui peut passer 160A cout: 20 euros et une 24V à 55V 25A pour quasiment le même prix :-D

après si le but est de faire ponctuellement de la régulation de courant fort simplement et pas cher, une bassine avec de l'eau salée dans lequel vous trempez des plaques comme électrodes vous servira de résistance variable derrière n'importe qu'elle alimentation ou transfo de micro-onde.
Un ampèremètre pour voir le résultat et plus de sel ou moins de distance entre plaques = plus de courant.
Par contre faite çà avec un masque et/ou à l'air libre car les vapeurs sont :eek:
 
P

punchy

Compagnon
phil916 a dit:
Ces alimentations sont faciles à modifier pour intégrer une régulation en courant et une variation de tension bien plus large (elles sont généralement basées sur le TL494 qui est bien documenté)
On peut les mettre en parallèle/série pour avoir plus de courant/tension (en série si elles sont isolées en entrée sortie ce que je ne sais pas...mais c'est probable)
J'ai 6 ou 8 alim AT standard
J'aimerais bien des conseils pour les mettre en parallèle et avoir une régulation en courant.

Quel est la difficulté ?

:wink:
 
P

phil916

Compagnon
punchy a dit:
[...J'ai 6 ou 8 alim AT standard
J'aimerais bien des conseils pour les mettre en parallèle et avoir une régulation en courant.

Quel est la difficulté ?

:wink:

En parallèle pas de modification (éventuellement une diode en série) et je pense que tu trouveras tout seul comment câbler :wink:

Pour la régulation de courant sur une alim AT ou ATX, google est ton ami:
trouvé après 3 secondes de "recherche" :wink:
 
P

punchy

Compagnon
Oui je connais ce site

En fait je penser a un truc du genre relier ensemble l’asservissement en tension
Et idéalement aussi le courant.

Mais comme je ne suis pas sure de moi...

:wink:
 
R

roboba

Ouvrier
bonsoir a tous

en se basant d'un poste a souder a l'arc ? il y aurais pt etre assez de courant ?
 
J

j.f.

Compagnon
Les alims de PC modifiées : le courant est un peu trop faible, et c'est loin d'être facile. je ne crois pas que ce soit réellement à la portée de l'amateur de base (moi par exemple :) )

Phil, tu peux développer un peu : 160 A sous de telles tensions : que fais tu avec ? galvanoplastie, soudage par points ?

Même si c'est compliqué, c'est intéressant !

le poste à arc (poste shunt bien sûr) est une solution à laquelle j'ai pensé... après avoir jeté le vieux. Quel gland ! car si j'ai bien compris le principe, c'est un transformateur "à saturation variable", qui limite le courant de sortie en fonction de la position du noyau.

Ce serait peut être une solution simple et facile : poste à 50 €, et un gros redresseur derrière, quitte à compléter par un rhéostat.

Ces postes amateur ont un facteur de marche souvent assez minable, mais tant qu'on reste à des courants raisonnables, il devrait être possible de les faire tourner à 100%.

C'est une bonne idée à creuser. Je vais chercher si de telles solutions ont déjà été développées, et quelles sont grosso modo les tensions et courants... Un petit tour ce soir sur soudeur.com et sur Google.

Je placerai ici le résultat des recherches.
 
P

phil916

Compagnon
j.f. a dit:
...

Phil, tu peux développer un peu : 160 A sous de telles tensions : que fais tu avec ? galvanoplastie, soudage par points ?

Même si c'est compliqué, c'est intéressant !
...

très simple c'est un chargeur pour un banc de test batterie (mono élément en fait) de forte capacité,
mais tu as raison çà ferait aussi bien du soudage par point :-D

La modification des alimentations ATX est à la portée de tout bon bricoleur, par contre il ne faut pas en attendre une grande qualité de tension.
Une fois modifiée, le bruit en sortie notamment est monstrueux et la régulation pas terrible :eek: mais le site plus haut donne de bonnes solutions qu'il suffit de mettre en pratique :-D
 
P

punchy

Compagnon
Oui je suis d'accord Phil le site est tres bien fait mais ça ne parle pas des montages en parallèle.
Je ne sais toujours pas si c'est possible de le faire "proprement".

Au niveau de la qualité je pense que pour la galvanisation ça serra suffisant
Bien sur c’est possible si on a plusieurs alim sous la main
(dans mon cas 6 ou 8 identique donc si ça sort ±10A en 12V ça doit faire plus de ±80A au total)

S’il suffit juste de relier les régulations courant et tension entre elle je suis capable de le faire.

Mais je ne suis pas capable de dire si ça ne va pas griller ou sature les composant ou de créer des courant induit ou je ne sais quoi d'autre...
Il fait peut être câblé les «horloges» en parallèle ou n'en garder qu'une...
En gros je suis perdu… :oops:
Désolé si je suis lourd

:wink:
 
M

MaX-MoD

Compagnon
seul danger quant on relie des alims à découpage en //, c'est que l'une débite plus que l'autre quant elles débitent.

Par construction, une alim PC ne peut pas recevoir de courant dans les lignes +5V, +12V +3.3V (diodes de redressement) => pas de courant qui circule d'une alim à l'autre quant elles sont en //
 
J

j.f.

Compagnon
Bonjour,
c'est quand même pas à la portée du premier venu, cette modification pour contrôle tension et courant !

J'ai une vieille alim ATX à KA7500 (équivalent je crois du TL494) : même pas j'y pense. Enorme. 3 cartes filles dont 2 montées en piggyback. Obligation de dessouder les transitors avec leurs radias pour accéder au composants pour suivre le schéma. Une vraie usine à gaz :shock:

J'en suis même à me demander s'il ne serait pas plus facile et moins risqué de récupérer les composants clés (IC, transistors, capas, selfs et transfos) pour refaire un circuit imprimé.

Certains modders semblent préférer le rebobinage du transfo ferrite, et le dessin d'un circuit imprimé spécifique...

La majorité des mods trouvés concerne la production de 13.8 V, ou des alims HT (radio amateurs qui par définition touchent leur bille).

A propos des postes à souder :

- postes à shunt : 60 à 80 V à vide, courant ne descendant pas sous les 80 A. Nécessité de redresser.

- postes inverters : le courant peut être abaissé jusqu'à 10 voire 5 A.

Ce pourrait être une chose intéressante. Alim de PC pour les courants faibles, inverter pour les courants élevés. Je ne connais rien à ce genre d'engin. Je n'ai pas trouvé sur le net d'exemple de détournement ou de modification d'inverter. Mais le DNS de Orange était complètement à la rue la nuit dernière (très nombreuses pages ne s'affichant pas)

Je me pose des questions sur les fonctions "accessoires" : anti-stick, amorçage, et leur réaction face à une utilisation non prévue.

Comme vous êtes bons en électronique (pros peut-être ?), vous avez sans doute une idée sur la question ?

En tous cas, vous m'avez convainu que l'analogique, c'est fini :sad:

DSC_1815.JPG
Pour rire, le poste à shunt mono/tri qui a fini à la casse.

IMGP3185.jpg
intérieur de mon inverter. Simple (?). De l'autre coté le gros radia ventilé.
 
P

phil916

Compagnon
punchy a dit:
Oui je suis d'accord Phil le site est tres bien fait mais ça ne parle pas des montages en parallèle.
Je ne sais toujours pas si c'est possible de le faire "proprement".
...

Tu relis les alimentations en parallèle en vérifiant bien la puissance maxi continu que peux sortir ton alim suivant la tension choisie (c'est indiqué dessus mais ne te fie pas à la puissance totale c'est très différent)

Avec cette puissance maxi continue donc tu regardes le courant maxi indiqué suivant ta tension puis tu t'arranges pour que la somme des courants de tes alimentations en parallèle soit inférieur au courant requis par ton montage.
 
G

gaston48

Compagnon
Bonjour, si tu as un commutateur MMA - TIG sur ton inverter, cette position
TIG inhibe toutes les fonctions hot start et anti collage.
De plus la caractéristique tombante du générateur est poussée,
je crois, jusqu’à une droite quasi verticale.
On a donc une alimentation en courant quasiment parfaite.
Il faudrait juste comprendre les paramètres de l’amorçage au contact, s’il est
proposé sur l’inverter, car là, il subsiste nécessairement une astuce de limitation de
courant (comme l’anti-collage) pour ne pas polluer l’électrode
 
J

j.f.

Compagnon
Bonjour Gaston48.

L'inverter en question est un MMA.
C'est un Domtool. Fabrication GYS, distribution grand public.

C'est le Welder 3.2.

Gys ? Ben oui, c'est écrit sur la valise et dans le catalogue.

C'est un très bon petit appareil, aux dires d'un soudeur professionnel à qui je l'ai prêté et qui s'en est servi un après midi entier.
Porte électrode et pince de masse identiques à ceux des Gismy.

La fiche technique indique :

ARC FORCE : augmentation ponctuelle du courant en situation de
soudage difficile
HOT START : puissance accrue à l’amorçage
ANTI STIKING : procédé anti-collage

utilisable en TIG "au gratté" (jamais essayé)

Ces technologies sont également présentes sur les postes GYS.

"Votre appareil est muni de 3 fonctionnalités spécifiques aux Inverters : le hot START procure
une surintensité à l’amorçage. L’arc force délivre une surintensité qui évite le collage lorsque
l’électrode rentre dans le bain. L’anti-sticking vous permet de décoller facilement votre
électrode sans la faire rougir en cas de collage."

I est réglable de 10 à 130 A. Courant maxi : 145 A.

La difficulté principale avec des courants de plus de 10 A, c'est de trouver le bon shunt. Il y en a sur eBay.

Dans la liste de tests à faire (avec la mesure de la densité des soupapes).
 
M

MaX-MoD

Compagnon
145A, c'est mesurable avec les capteurs hall allegro. Super précision, 200A de gamme, sortie 0-5V amplifiée :wink:
Ils sont en vente chez selectronic à 10€ je crois.
 
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