détecteur d'orage ...

[metalux]

petite question: un paratonnerre sur un édifice relié a la terre par son câble, si on débranche ce câble et que l'on y branche un moyen de mesure, enregistreur, oscillo, voltmètre... on doit pouvoir mesurer quelque chose de significatif lors que l'orage se pointe non?

bien sur , je ne parle pas de la dangerosité de l'expérience et des résultat destructifs qui pourrait arriver sur le matériel

 

[serge 91]

Bonsoir,
A mon avis, si on a 20 millions de volts entre la terre et le nuage, on doit avoir une DDP entre la terre et un point médian, dela à mesurer quelque chose de pertinant....
De toute façon, on ne mesure qu'un risque "général", savoir ou ça va tomber exactement, j'y croit pas, j'en ai vu en haute montagne, c'est pas forcement sur les sommets.

 

[moissan]

tant que la foudre ne tombe pas il n'y a pas de courant dans le paratonnerre ... donc il n'y a rien a mesurer

pour pouvoir mesurer un courant dans une pointe vers le ciel il faudrait un isolement parfait , ce qui n'est pas le cas d'un paratonerre dont la qualité est d'etre solide pour supporter un gros courant mais dont le but n'est pas d'etre bien isolé

il n'y a aucun espoir de mesurer le champs electrique continu sans le decouper comme dans le moulin a champs

il ne faut pas melanger le paratonerre dont le but est de faire passer le courant de foudre sans mettre le feu et un instrument de mesure comme le moulin a champs

 

[metalux]

il ne faut pas melanger le paratonerre dont le but est de faire passer le courant de foudre sans mettre le feu et un instrument de mesure comme le moulin a champs

oui ça je l'avais bien compris..

et ce fameux "moulin a champs" il est censé mesuré quoi exactement si il n'y a pas d'élévation de potentiel électriques avant que la foudre n'eclate ?

 

[moissan]

avant que la foudre ne passe il y a un champs electrique mesurable en volt/metre ... mais helas si on branche un voltmetre entre 2 electrode a 2 hauteur diferente on ne mesure rien parce que l'air n'est pas conducteur et que les electrodes ne mesurent rien

par contre si une electrodes est mobile entre 2 hauteur elle donnera un signal alternatif qu'il est possible d'amplifier pour mesurer

faire une électrode qui monte et descend rapidement pour mesurer est trop compliqué ... l'astuce du moulin a champs c'est une electrode horizontale qui est alternativement masqué ou non par un moulinet tournant

une autre version du moulin a champs pourait etre un cylindre tournant sur un axe horizontal , avec 2 zone conecté au circuit de mesure ... quand une zone est en haut l'autre est en bas et il y a de quoi mesurer

 

[SULREN]

Bonjour,

-) mouliner les champs ...oui ... c'est à la mode et parfois utile mais il ne faut pas oublier que sans courant cad charges électriques: il n'a a pas de champ sauf ceux dits établis par une source, Radio Fréquence ou autre.

Qu’on m’explique ce que vient faire cette phrase dans le sujet en discussion. Tout comme Moissan je ne comprends pas le but du texte du #29, sinon de vouloir faire passer pour des « demeurés » ceux qui, comme moi, se sont intéressés au moulin à champ.

Alors je vais expliquer pourquoi j’ai envisagé que le moulin à champ pouvait m’être utile (mais j’en vois aussi les limites).

Le petit coin de campagne où je me trouve est très foudroyé.
Dans chaque maison il y a en moyenne tous les ans un équipement détruit.
-a) Il ne s’agit pas de coups directs de la foudre sur les maisons. Ils sont rares. Sinon protection possible par paratonnerre ou par cage maillée.
-b) Il ne s’agit pas d’inductions par la foudre dans les boucles de masses. Elles ont une trop faible surface dans les habitations. Ce n’est pas le cas dans les immeubles de bureaux où la boucle de masse d’un réseau local peut collecter une tension crête induite de 15 KV sur un coup de foudre de 100 KA/µs tombant à 400m.
-c) Il s’agit de surtensions amenées « gentiment » à la maison par la ligne téléphonique ou par la ligne Enedis. Elles traversent les contacts des disjoncteurs même si ceux-ci sont ouverts, s’infiltrent dans tout le réseau électrique de la maison et vont provoquer un claquage là où un conducteur passe trop près de la terre. Pour cette raison, les chaudières, cumulus électriques, pompes immergées, …… sont les meilleurs clients de ces surtensions. La solution technique est connue, mais pas si difficile à installer.

Donc, dès que l’orage gronde tout le monde débranche toutes les prises dans sa maison….sauf ceux qui sont au boulot, et qui n’ont pas pu le quitter précipitamment et rentrer chez eux « à fond la caisse ».
Les retraités, comme moi, sont sur place, coupent de suite et de ce fait je n’ai eu que 3 équipements détruits en 5 ans.
1er cas il y a 5 ans :
L’orage approchait, ça grondait un peu dans les nuages à haute altitude et j’attendais que le premier coup de tonnerre éclate pour tout débrancher. J’ai entendu un petit « clac », pas fort, dans mon PC et moins d’une seconde après j’ai entendu le coup de tonnerre, le premier de cet orage. Pas de chance pour moi la foudre est tombé dans un champ proche de ma maison, avec ma ligne téléphonique passant en bordure de ce champ. Résultat : box internet détruite et carte mère du PC aussi.

2eme cas : il y a 3 ans
Orage en cours. J’avais tout débranché sauf l’éclairage et j’écoutais de la musique sur ma chainé Hi Fi quand la foudre est tombée à 150m de chez moi sur un poteau de la ligne MT qui alimente le transformateur MT / BT du secteur et qui porte aussi ma ligne basse tension. Mon compteur secteur est mort mais pas ma chaine Hi Fi (cela s’explique bien). Les cartouches de protection du transfo MT / BT sont mortes aussi (8 heures de coupure avant rétablissement).

3eme cas : en janvier 2018
Petit orage d’hiver, eh oui ! Il s’éloigne, plus de grondements proches, tout le monde rebranche ses prises, et « pan » un coup de foudre d’arrière-garde, sur une section de la ligne moyenne tension près de laquelle passent des lignes téléphoniques : ma box morte, mais pas son alim, mais chez ma voisine : box, son alim, et téléphone morts……. et probablement chez d’autres abonnés aussi.

CONCLUSION : qu’aurait pu m’apporter un moulin à champ ?
Dans le cas 1 ça ne tonnait pas encore, dans le cas 3 ça ne tonnait plus.
J’ai baissé la garde et laissé ou remis mes appareils sous tension, parce qu’on n’aime pas les laisser trop longtemps hors tension (congélateurs, chaudière) ou parce qu’on en a besoin (internet).
Dans le cas 1 c’est le premier coup de foudre qui m’a eu, dans le cas 3 c’est de dernier…... et qui a eu plein de gens.
Je me dis que si j’avais eu un moulin à champ (qui fonctionne, pas une dibouille) j’aurais vu que le champ était très élevé et j’aurais fait attention.
Il n’y a pas de coup de foudre sans un champ électrostatique élevé.

 

[serge 91]

Re,
@SULREN
Il existe des parafoudres a monter en amont sur les tableaux, en etes vous équipés?

Il n’y a pas de coup de foudre sans un champ électrostatique élevé.

C'est sur, mais une zone orageuse s’étend sur des Km², tu vas couper toute la journée. Et encore faut-il savoir à quelle valeur "s'affoler".

. mais helas si on branche un voltmetre entre 2 electrode a 2 hauteur diferente on ne mesure rien parce que l'air n'est pas conducteur et que les electrodes ne mesurent rien

C'est surtout parce que la résistance interne du voltmetre est ridicule par rapport à celle de l'air, il se comporte comme un CC, et donc un paratonnere.
Dans une batterie débranchée, il ne passe pas de courant, et pourtant on peut mesurer la tension entre deux éléments. Grace à la différence de résistance entre le voltmètre et "l'isolant" entre les électrodes. Il se crée alors un micro-courant mesurable(avec un ampèremètre, c'est un méga-courant, et pfuit!)
Un isolant, c'est un conducteur très,très très résistif!( voir auto décharge pile condo)

 

[moissan]

je ne peut pas te dire ce qu'aurait indiqué un moulin a champs tant que je n'en ai pas un moi même ... je pense que la mesure du champs electrique donne une bonne information sur la probabilité de coup de foudre proche ... mais je ne fait que le penser sans avoir d'information assez precise pour en etre sur

le defaut des ligne de telephone et des ligne edf est de prendre les coups de foudre assez loin et de les transmettre pour détruire ce qu'on a chez nous ... j'ai peur que le moulin a champs ne détecte que le risque de foudre au dessus de chez moi et n'indique rien sur le risque de surtension par la ligne edf ou la ligne telephone

la différence entre le coup de foudre direct et la surtension par les lignes , c'est que par les ligne il est possible de se protéger par des parafoudre qui contrairement a ce que leur nom indique ne protègent pas de la foudre directe

 

[serge 91]

Re,

c'est que par les ligne il est possible de se protéger par des parafoudre qui contrairement a ce que leur nom indique ne protègent pas de la foudre directe

Sur!
Donc parafoudre et paratonnerre et cage de Faraday et batterie et onduleur et groupe électrogène et bougies!

 

[moissan]

et ceinture et bretelle et parachute et gilet de sauvetage

 

[metalux]

http://www.radioamateurs.news.sciencesfrance.fr/?p=20508

 

[SULREN]

Re,

@SULREN
Il existe des parafoudres a monter en amont sur les tableaux, en etes vous équipés?

Oui j’en ai un en entrée de tableau. C’est le Legrand 039 33, parce que je suis en triphasé.
C’est le modèle avec 15 Ka nominal et 40 KA max, sur chaque phase.
Tout le monde, y compris les constructeurs, appellent cela un « parafoudre », mais je préfèrerais le terme parasurtenseur ou écrêteur.

Leur utilité n’est pas à démontrer, mais en même temps il ne faut pas fantasmer dessus.
- En cas de choc de 15 KA la tension résiduelle aux bornes de l’appareil est de 1,8 KV.
- Il faut une longueur totale max de 0,5 m des conducteurs entre les points d’entrée de l’appareil, (points d’où les phases partent vers les disjoncteurs du tableau) et le point où la sortie de l’appareil est connectée à la barrette générale de terre.
Sinon on a vite fait de se pendre quelques KV de plus à ajouter aux 1,8 KV.

Finalement en cas de choc de 15 KA il arrive quand même quelques KV de surtension sur les appareils électro-ménagers. Ils l’encaissent en principe, sauf ceux dits sensibles.
Pour ces sensibles il faut donc quand même une protection dite secondaire. C’est l’UPS dans le cas du PC et de la Box internet. J’en ai un, bien sûr.
Mais on découvre que les frigos et congélateurs actuels sont bourrés d’électronique (même les chaudières) et ……sont devenus aussi des appareils sensibles. Il faudrait que je les équipe aussi d’une protection secondaire.
Voilà pourquoi je préfère débrancher quand même toutes les prises en cas d’orage.

C'est sur, mais une zone orageuse s’étend sur des Km², tu vas couper toute la journée. Et encore faut-il savoir à quelle valeur "s'affoler".

C’est toute la question et c’est ce qui m’a fait écrire dans mon post précédent :
« j’ai envisagé que le moulin à champ pouvait m’être utile (mais j’en vois aussi les limites) ».

Si le champ qui déclenche les coups de foudre est extrêmement étendu, il faudra quelquefois attendre des heures avant de rebrancher les prises. Moulin à champ sans intérêt.
Si à l’usage on constate que la foudre tombe sur le secteur qu’à des valeurs élevées et bien repérées du champ (ex passage d’un nuage) on peut envisager d’être plus sélectif et d'agir sur la base de la mesure du moulin à champ. Pour s’en faire une idée il faudrait disposer d'un appareil aux mesures très reproductibles (exit les bidouilles) et faire des relevés statistiques sur deux ou trois ans.
A bientôt 72 ans il devient moins intéressant que je m'y mette, qu'à l'époque où je l'ai envisagé pour la première fois.

 

[serge 91]

Re,
Ce qui m'étonne, c'est que les nouveaux compteur EDF électroniques( Linky ET précédant) ne soit pas protégés, ils sont quand meme aux "premieres loges"
Et si ils le sont, alors le reste de l'installation l'est aussi...

 

[SULREN]

ils sont quand meme aux "premieres loges"

Et si ils le sont, alors le reste de l'installation l'est aussi...

Quoi ! Tu plaisantes. Les compteurs sont des planqués, eux, ils ne risquent rien du tout.
La bonne raison de cela c’est qu’ils sont loin de la terre, ils ne la voient pas.
C’est le même cas que ma chaine HI FI dans le 2eme cas de mon post #36, quand j’ai écrit qu’elle avait échappé à la mort et que cela s’expliquait bien.

La surtension qui arrive sur la ligne Enedis est une surtension de mode commun.
Mes trois phases et mon neutre ont eu en même temps la même balaise surtension par rapport à la terre.
Quand cette surtension arrive au compteur, ce dernier monte en potentiel d’un bloc et tous ses circuits ensemble. Aucun claquage possible (*).

Ensuite cette surtension va vers tous les appareils de la maison.
- La chaine HI FI a fait comme le compteur, elle est montée en potentiel d’un bloc.
- La pauvre chaudière, pas la mienne parce que je l’avais débranchée, mais celle de mon voisin est « tombée en panne», parce qu’elle était alimentée par une sortie de prise (le boîtier qu’on ne peut pas débrancher,..... quelle connerie!) et pas par une prise débranchable.
Les trois phases et le neutre sont arrivés en surtension de mode commun dans le circuit électrique de la chaudière, dont tous les fils sont montés en tension par rapport à la terre.
C’est le point du circuit de moindre isolement avec la terre qui a claqué.
C’était sur un petit circuit imprimé dans le nez du brûleur, associé au réchauffeur de fuel dans le nez du brûleur. Le fil passait près de la ferraille, elle-même reliée à la terre. La surtension a claqué là.

La chaudière ne démarrait plus parce que l’indication « fuel à la bonne température » n’était plus envoyée par ce circuit au boîtier de commande.
Le plombier appelé n’a pas pu réparer, et l’électricien appelé non plus, tous deux déclarant qu'ils ne connaissaient pas ce modèle.
C’est moi qui ai dépanné mon voisin, alors que je ne connaissais pas non plus ce modèle, mais j'ai "investigué".

(*) il se trouve que dans ce cas précis de foudre que j’ai décrit, et pour la première fois chez moi, le compteur a été endommagé et a dû être remplacé par Enedis. Mais ce n’était pas sur la partie mesure du compteur , c’était sur sa sortie contact « heure pleine/heure creuse » vers mon tableau et là il devait y avoir une référence à la terre.

 

[f6exb]

http://www.radioamateurs.news.sciencesfrance.fr/?p=20508

Pas de chance, c'est un kit et le logiciel n'est pas fourni.

 

[ZZR1100]

Bonsoir,
oui pour déclencher un relais .

Une simple LDR (Résistance variable à la lumière) suffit à commander un relais, via un amplificateur (transistor).
C'est très simple.

Autrement, pour deviner les points suceptibles d'être des points de chute de la foudre : des détecteurs électromagnétiques, voir des détecteurs d'ions.

 

[Calamentran]

Bonjour

Lorsque j'étais en activité, Schneider Electric à Grenoble, je me suis occupé d'aider de jeunes entreprises à développer leurs projets. Le "détecteur précoce d'orages" comme on l'appelait à l'époque, sur le principe du moulin à champs, a été développé et finalement commercialisé et cédé à l'entreprise INEO qui équipe - entre-autres - les péages d'autoroutes. Le but du jeu étant de savoir à l'avance quand un orage va vous tomber dessus, de mettre préventivement en route les groupes électrogènes et de couper les arrivées. Ainsi, l'installation à protéger est "ilotée" et donc beaucoup moins sensible aux effets de la foudre.

La solution technique retenue mesure à la fois le champ électromagnétique et le champ électrostatique.

Le voici dans sa version définitive :
http://www.hellopro.fr/detecteur-electrostatique-d-orages-ameo340-1000534-1172436-produit.html
http://www.foudre-ineo.com

 

[moissan]

ça confirme que le moulin a champs est un bon moyen de mesure du risque !

ça me plairait bien de participer a la conception d'un bon moulin a champs que tous les usineur puissent facilement realiser

le circuit electronique est très simple ... la mecanique parait compliqué aux electronicien qui ne sont pas mecanicien , mais c'est assez simple aussi

le plus difficile c'est de comprendre comment un moulin a champs peut fonctionner avec une ouverture en dessous !

le boitier du moulin est a la terre ... donc on pourrait penser qu'il n'y a aucun champs electrique entre un boitier a la terre et la terre qui est en dessous ... mais non les lignes de champs venant du ciel sont verticale sur un terrain horizontal , mais si le sol a des construction bizare les ligne de champs se repartissent sur toutes les surface conductrice y compris le dessous d'un boitier comme celui du moulin a champs : donc le moulin a champs mesure presque la meme chose par le dessous que par le dessus ... et l'avantage est que la pluie ne rentre moins par dessous que par dessus

on ne peut pas fermer le moulin a champs par une piece isolante car il suffit qu'elle soit mouillé pour ne plus etre isolante : il faut donc que le moulin a champs soit ouvert , et la bonne solution est qu'il soit ouvert uniquement en bas , et assez haut pour ne pas se faire eclabousser par l'eau qui tombe sur le sol

 

[SULREN]

Bonsoir,

ça confirme que le moulin a champs est un bon moyen de mesure du risque !

Si tous les aéroports en sont équipés, c'est que c'est utile.

ça me plairait bien de participer a la conception d'un bon moulin a champs que tous les usineur puissent facilement realiser

Ce serait une bonne idée et si ça réusi on pourrait fêter cela dans un moulin, le Moulin de la Galette à Montmartre pas exemple.

le circuit electronique est très simple ... la mecanique parait compliqué aux electronicien qui ne sont pas mécanicien , mais c'est assez simple aussi

Là je n'en suis pas si sûr, mais ce n'est que mon avis. Je suis plus de formation électronique que mécanique, mais dans ce cas c'est l'électronique qui me fait peur (j'inclue dedans les matériaux isolants). Je parle de celle de mesure, pas de celle de commande et de gadget….Arduino, etc.
On voit peu (ou pas) de réalisations d'amateurs qui fonctionnent.
C'est comme pour le générateur de Van de Graaff : sur le papier c'est simple…..ensuite.....

Et je n'inclue pas les manips et instruments d'étalonnage.

 

[Fred69]

L'idée est séduisante ...

 

[Calamentran]

Re
Pour compléter mon post ci-dessus, quelques éléments me reviennent en mémoire.
A l’origine, une personne déjà âgée dont je ne me souvient plus du nom, un génial et sympatique Géo Trouvetout, qui avait quelques brevets liés au risque foudre. Il avait déjà vendu pas mal de détecteurs aux militaires et à TDF pour les relais points hauts (émetteurs radio, télévision, faisceaux hertziens) et à Kourou aussi.

Son produit se devait d’être modernisé compte tenu des évolutions technologiques. Le moteur du moulin était un moteur CC à balais qui vieillissaient mal (problème de rechanges) qui l’obligeait à filtrer les parasites pour ne pas polluer les signaux utiles. + une électronique basée sur des amplis ops.

Le but de cette jeune entreprise était de moderniser tout ça avec moteur brushless et microprocesseur.
La détection se faisait à 2 niveaux. D’abord la mesure en continu du champ électrique (charge des nuages) qui donnaient une pré-alarme. Le client se mettait alors en surveillance avec son abonnement Météorage par exemple. Ensuite, une alarme basée sur la mesure des flashs de champs électromagnétiques (ça y est, ça commence à péter …) qui activait les dispositifs d’ilotage de l’installation au travers d'un automate programmable.

Ce détecteur est surtout utile pour des installations où la continuité de service est importante, dans les zones ou le « niveau kéraunique » est le plus élevé et où les sites à protéger sont alimentés par lignes aériennes, en zones rurales par exemple (ce qui est le cas des péages d’autoroutes ou des points hauts cités). Carte des niveaux kérauniques :

Définitions :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Niveau_kéraunique

 

[SULREN]

Bonjour,

"Perso", je ne me lancerais pas dans la réalisation amateur d’un moulin à champ sans avoir compris ses aspects théoriques, c’est-à-dire être allé bien au-delà de comprendre ce qu’est le champ électrostatique. Nos profs de Physique nous ont expliqués en long et en large tous les champs qu’elle englobe.

Dans les descriptions de ces moulins on lit : « « les ailettes viennent occulter périodiquement des fenêtres et il en résulte des tensions alternatives, etc…… »
Mais il me semble qu’on n’occulte pas un champ électrostatique comme on occulte un faisceau lumineux, ou un courant d’air.
Il y a des phénomènes d’influence mutuelle (transfert de charges sur des parties initialement neutres) entre les pièces de l’appareil, des effets de bord, etc. Je n’ai pas réussi à les « modéliser » et j'ai donc renoncé il y a quelques années à me lancer dans l’aventure.

Merci d’avance à ceux qui auraient des explications précises sur le sujet et qui les partageraient ici.

 

[Calamentran]

Bonsoir Sulren

Si ma mémoire ne me joue pas des tours ...
L'air étant le diélectrique, la partie fixe et la partie tournante agissent comme les armatures d'un condensateur (ou plus précisemment d'une bouteille de Leyde). De par la rotation, les charges électrostatiques ne restent pas "collées" aux armatures, elles "s'échappent" par effet de pointe.
Pas d'électrons = tension nulle ou résiduelle. Présence d'un champ : il se crée un flux d'électrons mesurable (une tension proportionnelle au champ avec un voltmètre).

J'imagine qu'un essai avec un petit générateur de Van de Graaff que l'on approcherait du moulin serait envisageable pour une démo.

Qui s'y colle ?

 

[f6exb]

Il existerait une version fixe du moulin, à semi-conducteur. C'est la seule trace que j'ai pu trouver sur le net :
http://semron.net/technology/electric-field-sensor/

 

[vieuxfraiseur]

le quel est plus fiable , des deux ?.

 

[f6exb]

Je ne sais pas. D'après la pub, ce serait le deuxième. Ce qui est certain c'est qu'il est moins encombrant, mais je ne sais pas si cette puce est en production et quelle serait sa référence.

 

[moissan]

le problème du détecteur de champs électrique entièrement statique c'est que si il est mouillé il ne marche plus

l'avantage du moulin a champs avec une partie tournante , c'est qu'il est facile de mettre des distance d'isolement suffisante pour fonctionner sans problème dans des condition moyenne

 

[moissan]

Bonsoir Sulren

Si ma mémoire ne me joue pas des tours ...
L'air étant le diélectrique, la partie fixe et la partie tournante agissent comme les armatures d'un condensateur (ou plus précisemment d'une bouteille de Leyde). De par la rotation, les charges électrostatiques ne restent pas "collées" aux armatures, elles "s'échappent" par effet de pointe.

le fonctionement du moulin a champs est encore plus simple : pas besoin d'effet de pointe

le principe , c'est qu'en presence de champs electrique il y a une charge electrique sur toute la surface exterieure d'un objet conducteur ... le moulinet tourant est conducteur et relié electriquement au boitier ... les electrodes alternativement masqué par le moulinet sont donc alternativement chargé parce qu'elle font partie de la surface exterieur , et alternativement non chargé quand elle sont masqué par le moulinet et ne sont plus surface exterieure ... il y a donc un signal alternatif a amplifier et a mesurer

 

[SULREN]

Bonjour,,
C'est tout à fait ce que dit Moissan, il n'y a pas du tout l'effet de condensateur que supposait Calamentran
Tout est basé sur le fait que le champ est forcément nul à l'intérieur de tout conducteur (plein ou creux) placé dans un champ électrostatique.
C'est la cage de Faraday.

J'essaierai de donner plus de détails et avec des schémas vendredi.
Je n'ai pas pu le faire jeudi, étant "de jardin" toute la journée.

 

[Calamentran]

Bonjour

Vous avez sans doute raison mais je n'ai pas complètement tord....
Mes souvenirs de la chose - de 2002 - laissent à désirer. A la réflexion je suis d'accord avec l'interprétation de Moissan mais je ne vois pas la cage de Faraday dont parle Sulren dans le dispositif.
Mais .... on avance dans la compréhension, ce qui est bien le but de ce sujet.

En attendant, j'ai trouvé ce site :
http://www.precisionstrobe.com/jc/fieldmill/fieldmill.html

Et cette explication détaillée (en rosbif) en pièce jointe