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Petits transformateurs, Calcul, ralisation et Exemple -
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transformateurs, Calcul, ralisation et Exemple
30 mars 2009
Petits transformateurs, Calcul, ralisation et Exemple
Petits transformateurs Calcul et ralisation (10 VA 500
VA)Exemple rel de ralisation (V2)
1 Comment se pose le problme1.1 C'est quoi un transformateur1.2
Cas o il est ncessaire de bobiner1.3 La dmarche inverse1.4 Les
tles1.5 Le support isolant du bobinage2 Trs peu de thorie2.1
Circuit magntique2.2 Le bobinage2.3 Les pertes2.3.1 Pertes dans le
fer2.3.2 Pertes Joule2.3.3 L'entrefer et les fuites magntiques3
Ralisation3.1 Choix des tles et des formes3.1.1 le "E" et le
"I"3.1.2 Le "C" ou double "C"3.1.3 Puissance3.2 Le bobinage3.2.1 Le
Primaire et le(s) secondaire(s)3.2.2 Les spires (tours) et les
fils3.2.3 Comment bobiner physiquement3.2.4 Les isolants plats3.2.5
Comment sortir les fils3.2.6 L'immobilisation des spires3.2.7
Attention aux erreurs3.2.8 La chaleur3.2.9 Les tensions et
courants3.2.10 Les abaques3.2.11 Montage des tles4 Essais4.1
Scurit4.2 Mesures des valeurs nominales4.3 Imprgnation4.3.1 Le
bruit4.3.2 Transformateurs pour autres frquences5. Exemple Rel de
ralisation (Nouveau )5.1 Dtermination et choix carcasse5.2 Mesure
du bobinage existant5.3 Spcifications transfo raliser5.3.1 Schma de
principe5.3.2 Calculs5.4 Ralisation pratique5.4.1 Ralisation d'un
moyeu en bois et axe5.4.2 Dbobinage de l'existant et
prparation5.4.3 Considration sur le Bobinage
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5.4.4 Bobinage rel5.5 Le remontage des tles5.6 Les mesures5.7
Considrations complmentaires5.8 Conclusions de la ralisation6
Conclusions
Si vous arrivez directement sur cette page par un moteur de
recherche, vous pouvez avoir accs la table des
matires et chaque article, en page d'accueil. L'accs se fait par
l'un des deux liens en tte de colonne de droite -
---->
Prambule
Il y a de nombreuses annes, les petits transformateurs pour
l'lectronique de loisirs cotaientassez cher, de sorte que, lorsque
l'on ralisait un montage, il tait ncessaire de bobiner soi-mme le
transfo.Ce n'est plus tout fait le cas aujourd'hui, car les cots on
beaucoup baiss et pour 4 ou 5Euros, on arrive trouver ces petits
lments de l'ordrede 4 8 VA de puissance.Pour des puissances
suprieures, les prix montent trsrapidement et sont franchement
inabordables pour lestransformateurs "toriques" (bobins sur un
anneaumagntique sans entrefer, photo ci-contre).
Pourquoi faire un article pour cela alors ? Simplement,parce
qu'il y a des cas o le transformateur standard ducommerce ne
convient pas techniquement, de part lestensions et courants dlivrs,
mais aussi pour desquestions d'isolation galvanique. Naturellement
le "sur-mesure" existe, mais n'est pas abordable pour
unparticulier.
Cet article est donc juste fait pour cela, et pour
permettreaussi de rappeler quelques lments importants de
cettetransformation du courant alternatif sinusodal.Cet article
vous permettra peut tre aussi de rebobiner le transfo d'un appareil
dont vous nepouvez vous sparer et qui a "cram"Le dveloppement
durable passe aussi par la rparation des quipements utiles ...
NOTA : Les fichiers des abaques sont galement tlchargeables en
plusieurs formats (voir en find'article)
1 Comment se pose le problme
1.1 C'est quoi un transformateur
D'abord, un transformateur pour le secteur assure la
transformation d'un courant ALTERNATIFsinusodal en un autre courant
alternatif de mme frquence mais de caractristiques de tensionset
courants diffrents de l'origine.Cette transformation a lieu par le
biais d'un flux magntique alternatif cre par un enroulementdit
"Primaire" et reu par un ou plusieurs enroulements dits
"secondaires".Plus la puissance ainsi transforme sera importante,
plus le volume et le poids de l'ensembleseront importants. (C'est
une "loi gnrale", car on n'a jamais vu une centrale nuclaire
tenirdans un d coudre).
(Un flux magntique reprsente l'intensit d'un champ magntique
pour une surface donnesuivant la formule : Phi=B.SL'intensit du
champ magntique B tait exprime par le pass en GAUSS, elle est
maintenantexprime en TESLA sachant que 1 TESLA= 10000 GAUSS. L'unit
de flux tant le WEBER.)
Nous ne parlerons ici que des petits transformateurs
traditionnels 220 V primaire et en 50 Hzsinusodal. (Les
extrapolations seront pourtant possibles).
1.2 Cas o il est ncessaire de bobiner
Je vais prendre un exemple tout fait rel pour illustrer la
ncessit de recourir au bobinage d'unpetit transformateur.Je dois
faire fonctionner un petit montage ainsi qu'un petit moteur de
1.5Volts consommant 700mA. Sachant que le montage
consommeraseulement 5 10 mA au grand maximum sous 12Volts, il
serait anormal de dissiper 7.3 W (10.5 volts
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X 700 mA) en chaleur pour le plaisir, d'autantqu'aprs il faut
vacuer cette chaleur.L'heure est aux conomies d'nergie !Alors il
n'y a pas d'autre alternative que de raliserun petit transformateur
ayant deux enroulementssecondaires diffrents. (Ou de raliser un
petitconvertisseur dcoupage ? mais ce n'est pasl'objet ici et on
comprendra pourquoi)
Ce cas serait tout aussi ncessaire, si vous deviezraliser un
transformateur haute tension (trsdlicat) pour la fixation
lectrostatique du papier surune table traante par exemple. (Encore
qu' ceniveau, il est souvent prfrable de partir d'une tension assez
leve et de procder ensuite avecdes multiplicateurs de tension. A
signaler pourtant que les condensateurs haute tension sontquasiment
introuvables "l'picerie du coin" !)
On remarquera enfin que la ralisation d'un transformateur est
une opration de patience, maisdont le rsultat est souvent un succs,
et remarquable par la fiabilit. Un transformateur tomberarement en
panne. Comptez donc le nombre de transformateurs EDF qui tombent en
panne enfonctionnement normal (hormis la foudre). Il y en a peu
!
1.3 La dmarche inverse
Pour raliser notre transformateur, il va d'abord falloir
rechercher un vieux transformateurdont la section du noyau va
permettre d'changer la puissance ncessaire. (En effet hormis
desfabricants et les bobiniers, le matriel spcifique une ralisation
est introuvable dans lecommerce mme spcialis). Tout commence donc
par ce choix, car on va utiliser un vieux "rogaton" qui rpondra le
mieux la puissance ncessaire.
Une imprieuse ncessit est d'viter tout transformateur "imprgn",
car il serait trs difficile dedcoller les tles sans les dformer et
d'extraire le mandrin en carton du support de bobinage.Dans ces
cas, le mandrin subit des outrages qu'il est parfois difficile de
rparer.
Le premier critre de choix se ralise donc par la section du fer
(section autour de laquellesont enrouls les bobinages) et donc la
puissanceeffective du transformateur. Pour ce faire vousnoterez
pour le principe les deux formules quigouvernent la relation entre
la surface du noyau etla puissance. (Nous n'en aurons pas besoin,
car lesabaques permettent de simplifier).
S_relle=1.2 rac(P)S_apparente= 1.35 rac(P)
Par rapport un modle existant, ce sera la courbeavec surface
apparente qui sera utilise.La surface en cause est celle du noyau
magntiquesur lequel le bobinage est ralis (voir ci-aprs dans le
texte).
Cette dmarche suppose aussi que vous avez un minimum de
connaissances lectriques ainsiqu'un peu de matriel avec au moins du
fil maill de quelques diamtres. (Les plus grosdiamtres pourraient
tre rcuprs sur l'ancienne bobine environ jusqu' 30/100. Le mieux
estnaturellement d'utiliser du neuf qui n'a pas subit de
contraintes dilectriques ni d'preuves dues la chaleur et ni de
surpaisseur de vernis d'imprgnation).
On notera qu'il est tout fait possible (et mme recommand)
d'utiliser un transformateurexistant, et de dbobiner seulement le
secondaire (s'il est le dernier dans l'empilage, ce qui estle cas
le plus frquent), pour en remettre un autre, voire de diminuer
seulement sa tension, sicelle-ci est trop leve. Ce dernier cas se
prsentera assez souvent, et savoir le faire est trs utile.Il faudra
aussi un minimum d'isolant inter-couches, car l'utilisation de
papier ordinaire reste peufiable cause de l'isolation (entre
couches mais aussi entre primaire et secondaire) et des risquesde
feu.
Le comptage des spires du bobinage lui-mme est bas sur
l'utilisation du totalisateur d'unvieux compteur d'eau qui sert de
compte tours, etqui est directement enchss dans le moyeu enbois. Ce
dispositif trs rudimentaire est suffisant
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condition de s'armer de patience. L'entranementpeut tre ralis
par un moteur de perceuselectrique, mais de prfrence par la bonne
vieille"chignole" mainLe guidage du fil est alors ralis la main !
oui, oui!J'ai commenc ainsi manuellement et a marcheparfaitement,
car il est alors facile d'liminer tousles chevauchements de fils
qui sont toujours trsnfastes la fiabilit et sans aucune erreur de
comptage.Bien entendu le mieux est une machine dite "bobineuse",
mais vous n'en avez pas, et moi nonplus ! Dans ce cas, si vous avez
cette machine, vous n'avez certainement pas besoin de
cetarticle
1.4 Les tles
Le choix des tles est moyennement important, car il ne faut pas
faire la "fine bouche" du faitque pour trouver le bon transfo, ce
ne sera pas toujours facile. Donc tle de grande qualit ounon, cela
restera tout de mme des tles magntiquesLe plus important est de
reconnatre le "design" des tles, car il y a de nombreuses
solutionsexistantes avec des tles en un ou plusieurs lments
assembler. Je recommande sans faons les formes en "E" et"I". (Photo
en haut et droite dans l'image) Lesautres formes posent des
problmes pour introduirele bobinage.
Si vous avez des circuits magntiques en forme de"C" ou double
"C", c'est galement parfait, car ceslments sont en gnral de trs
bonne qualitmagntique. (Voir photo de tte d'article)
O trouver ces petits transformateurs ("transfos" enabrg) ? Dans
tout ce qui contient de l'lectronique(vieilles tls, vieux
amplificateurs, etc)
Si vous rcuprez un transfo ayant un peu d'imprgnation, il vous
faudra penser "racler" lessurfaces, d'entrefer (surfaces en
contact, (les tranches des tles)) pour viter les pertes de
flux(Mais pas les surfaces entre les tles).
1.5 Le support isolant du bobinage
Pour viter de tout refaire, valuez le support du bobinage
existant, savoir que les flasques s'ilsexistent sont toujours
prfrables, car ils vitent que les spires ne s'cartent en bout
debobinage.Les mandrins sans flasques, photo ci-contre,permettent
de bobiner, mais il faut tre vigilant surla bonne tenue des spires
d'extrmits, et celad'autant plus que le nombre des couches
augmente.
Si vous avez peur, prenez lapeine de fabriquer desflasques,
contrairement aumandrin, c'est beaucoupmoins critique. Vous
pourrezles coller par quelquesgouttes d'Araldite. (A placer sur la
surface de bobinage, et ne pas ajouter leurs paisseurs car on
nepourrait plus fermer l'entrefer). En d'autres termes les flasques
doivent
coulisser sur le mandrin pour tre arass avec lui.Avant toutes
choses vrifiez que vous pouvez passer les tles sans difficults et
fermer le circuitmagntique. Il m'est arriv d'utiliser avec intrt et
satisfaction du verre poxy de circuit imprim (sansaucune piste cela
va sans dire) pour raliser des flasques.
2 Trs peu de thorie
2.1 Circuit magntique
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Les deux formules ont dj t donnes et on va regarder les
dimensions prendre en compte.Comme prvu, il va falloir regarder
sans rien dmonter si un transfo peut faire notre affaire entermes
de PUISSANCE.Voir la photo en exemple. Il s'agit d'un transfo
imprgn, mais il a l'air faiblement imprgn cur. Au pire sans autres
possibilits, il pourrait peut-tre faire l'affaire ?
La surface APPARENTE est de 4.7 cm (paisseur del'empilage de
tles) par 1.3 cm ? NON 1.3x2=2.6cm. La raison est simple, vous ne
pourrez jamaisvraiment mesurer la section du noyau avantdmontage,
puisqu'il y a le bobinage avec souventdes flasques qui
cachent.Comme les flux latraux convergent vers la bobine,le noyau a
donc deux fois la surface d'une dessurfaces latrales. (photo)La
surface apparente est donc 2.6x4.7=12.22 Cm.
Prenez l'abaque "Section du fer" sur la courbe rouge(apparente),
vous lirez peu prs 83 VA (Volt Ampres). (Un transfo est une self,
donc il fautraisonner en puissances apparentes car tension et
courant ne sont pas en phase).Supposons que vous ayez besoin d'une
puissance de 70 VA, il vous reste un peu de marge (il
fautIMPRATIVEMENT en garder). Ce serait donc parfait !
Une parenthse faire tout de suite dans ce paragraphe, si vous
savez d'o vient ce transfo,alors vous pouvez peut-tre savoir si il
est possible d'viter le rebobinage du Primaire (celui quiest sur le
secteur 220V).Le primaire est toujours un bobinage long raliser car
il a un nombre de spires important.Donc si vous avez de la chance,
vous raliserez le dmontage en faisant particulirementattention ne
pas abmer les bobinages. (A ce jour on ne recherche plus de hautes
tensionscomme par le pass, pour les tubes vide, donc au plus fort
on recherche du 48 V =).Pour le transfo cit en dbut de , celui-ci
est un transformateur de photocopieur, et identificationralise,
c'est mme un autotransformateur (les 4 fils sont ohmiquement lis).
Ce que j'ai puvrifier par le reste du matriel, est que la sortie
est en 100 Volts et alimentait ainsi moteurs etrelais !...Il serait
donc intressant rcuprer pour la puissance indique. (Il faudra
cependant lerebobiner entirement car la place occupe par les
enroulements d'un auto transfo ne permet pasde placer un
secondaire, car le secondaire fait partie intgrante du primaire
!!!)
2.2 Le bobinage
Aprs avoir vu le circuit magntique, il reste examiner le
bobinage et pour tre plus prcis,"LES" bobinages. A ce stade je ne
pense pas que vous auriez besoin d'un autotransformateur (Unseul
bobinage prise intermdiaire dont le primaire est la fois le sige du
courant primaire etdu courant secondaire. ATTENTION, il n'y a
doncplus d'isolation galvanique entre Primaire etsecondaire ! ni
aucune place complmentaire pourun vritable secondaire)
On reprsente un transfo schmatiquement ainsi :
En gnral il n'y a plus ce jour de prisesintermdiaires au
primaire pour permettre d'ajusterla tension du secteur la bonne
valeur. Toutsimplement parce que EDF matrise mieux sespertes en
lignes et que les tolrances sontparfaitement acceptables dans la
quasi-totalit descas.
Le bobinage primaire va transmettre toute lapuissance au
secondairemoins quelques pertes quel'on prcisera dans les
paragraphes qui suivent.
Le calcul du courant sera tel que l'on reportera la puissance
avec la formule P=UI sachant quec'est partiellement faux, car
tension et courant sont dcals d'un angle qui va varier avec
lapuissance. Il faudra tre "gnreux" et ne pas hsiter prendre un peu
de scurit. On parlerade puissance apparente qui s'exprime en VA
(Volt Ampres)
Deux abaques (pour le tlchargement voir en fin d'article) vont
vous permettre de dterminer lenombre de tours par Volt (primaire
courbe bleue) en fonction de lasection REELLE du noyau cette fois.
(Formule de Boucherot)
Un deuxime abaque va vous donner la section de fil utiliser
pourpermettre de passer la puissance avec unchauffement
"acceptable".
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Pour le(s) secondaire(s), il faudra compenser les pertes en
augmentantlgrement le nombre de spires par volt. (Choisir en
consquence lacourbe rouge).
Une parenthse s'impose ds maintenant, lorsque vous aurez vu
l'abaque des Nombres de tourspar Volts en fonction de la
puissanceJe ne vous conseille pas de dbuter par un tout
petittransfo, car le nombre de tours par volts est trs lev et de
plus avec du fil extrmement fin(6/100) qui ne va pas manquer de
casser ! Il faut DBUTER au moins avec le plus petit fil ayant15/100
au minimum, car il faut faire ses premires armes avec quelque chose
de difficultmoyenne, mais pas insurmontable.
C'est tout ?Pas tout fait car ce serait tout de mme un peu trop
simple ! Un lment EXTRMEMENTIMPORTANT est de calculer si on va
pouvoir LOGER TOUT CE FIL dans un espace aussi rduitce sera l'objet
des paragraphes qui suiventet c'est certainement le plus dlicat,
car la pratique etun manque de soin de ralisation peut mettre par
terre de nombreuses heures de bobinage parmanque de place !
Vous devrez raliser les bobinages spires JOINTIVES
Le bobinage en vrac n'est pas mon sens ni une belle solution, ni
une solution durable, car lestensions entre spires sont trop
alatoires et peuvent, sur un fil dont l'mail a t bless, conduire
des amorages destructeurs. Seul avantagea va vite raliser et a
gagne (parfois) un peude place, mais il faut imprativement dans ce
cas, des flasques qui vont contenir l'ensemble desspires.La ralit
du vrac ralis manuellement, est trs souvent une augmentation de
place Ncessaire !Alors ne vous engagez pas dans cette "mauvaise
voie".
2.3 Les pertes
2.3.1 Pertes dans le fer
Il faut rappeler un peu de thorie et parler des diffrentes
pertes dans un transformateurEnpremier lieu, il y a des pertes dans
le fer, car aprs tout le circuit magntique s'il est en fer
restetout de mme un conducteurcertes moins bon que le cuivre mais
tout de mme.On les regroupe sous le terme pertes "Fer" constitues
des pertes par "courants de Foucault" etpar "hystrsis" (Courbe de
magntisation en double "S").
Pour limiter ces pertes, il faut utiliser des matriaux faibles
pertes (Tles au silicium, grainsorients et/ou carcasse en C, double
C ou torique).
Il faut aussi que les tles soient isoles les unes les autres,
c'est pourquoi elles sont souventvernies maintenant, mais par le
pass, elles taient seulement oxydes non par la rouille, mais la
chaleur. (Bleuies), et parfois recouvertes d'un papier isolant
(Voir photo au des tles ci-dessus avec les tles en haut et gauche
de la photo). La rouille est un plus mauvais conducteur que l'acier
doux, donc que les tles soient oxydes estun bienmais un mal aussi
car cela augmente la section apparente de fer et diminue d'autant
lasection active
Pour compenser toutes les pertes, on augmentera lgrement le
nombre de spires par volt ausecondaire, et on fera attention de ne
pas calculer trop juste les puissances possibles.
Ces pertes augmentent galement avec l'induction (GAUSS ou TESLA)
et elles sont values quelques Watts par kilogramme de tle, et
suivant les types de tles (1.2 4 W/Kg environ).
Surtout si vous utilisez de vieilles tles, calculez toujours les
sections de l'enroulement primairepour la puissance maxi du
transfo. (Et non pas pour votre seule utilisation).
On remarquera que les pertes "Fer" sont fixes, que le
transformateur soit vide ou en charge.
2.3.2 Pertes Joule
L tout le monde matrise ou presque, ce sont les pertes dues tout
btement la rsistance desfils de cuivre. Certes le cuivre est un
excellent conducteur, mais il reste le seul mtal utilis pourles
fils des petits transformateurs. (Je n'ai pas encore vu de fils en
aluminium !)
Ces pertes Joules vont donc s'ajouter aux pertes "Fer" du
transformateur et les correctionssont tablies pour des valeurs
moyennes dans les abaques, pour toutes pertes confondues.
On notera que ces pertes "Joule" vont donc augmenter en mme
temps que la puissancetransmise. La temprature de fonctionnement
des transformateurs en charge sera principalementdue ces pertes
Joule.
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Une petite partie des pertes "Joule" est galement constante et
correspond au courant vide dutransformateur (ou courant
magntisant)On notera que les "pertes vide" sont constitues des
pertes "Fer" et des pertes "Joule" ducourant magntisant.
Ces pertes "Joule" vont largement tre compenses par la courbe
rouge de l'abaque destours/volt.
Plus le transfo est petit, plus il faut compenser. A cette fin,
4 Cm la compensation est ralise +15%, alors qu' 30 Cm elle n'est
que de +3%.On comprendra facilement que dans ces conditions, les
rsultats ne tomberont jamais de faonabsolument rigoureuse.
Cependant les rsultats seront au moins tout aussi satisfaisants que
lesmatriels du commerce, d'un point de vue prcision.
Ne pas manquer de signaler qu'un transformateur est fait pour
travailler et donc pour unepuissance nominale de service, et qu'en
dehors de cela, les valeurs ne sont qu'approches.
2.3.3 L'entrefer et les fuites magntiques
Vous vous souvenez de l'cole "primaire" et de l'exprience de
matrialisation des lignes de champsur un aimant avec de la limaille
et une feuille de papier ? Eh bien c'est un peu pareil pour
lestransfos.On va s'arranger pour que les circuits magntiques se
bouclent parfaitement, sans qu'il y ait defuites de flux (ne pas
oublier que c'est le flux magntique qui "transporte" la
puissance).Or ces fuites se produisent principalement au
raccordement des tles lorsqu'il y rupture de lacontinuit du fer.
C'est pourquoi, par le pass on a tent de ne faire qu'une seule
rupture avec les tles. Celaposait d'autres problmes et c'est
abandonn aujourd'hui. (Voir photo des tles)
Aujourd'hui on utilise principalement des tles en "E"et "I".
Pour le remontage des tles on croisera les"E" et les "I" chaque
fois pour limiter les fuites.
Le "E" et "I", permettent avec la bobine au centre,d'viter
qu'une partie du flux cr ne se reboucledans l'air sans atteindre le
secondaire. Le flux sereboucle du centre dans chacune des 2
brancheslatrales.
C'est la raison pour laquelle les transfos en simple"C" sont un
peu moins bons, car une partie du fluxcr s'chappe dans l'air sans
pouvoir crer d'action au secondaire.
Il sera ncessaire de parfaitement mettre en regard les "E" et
"I" pour que la distance soittoujours minimale et que les entrefers
soient rduits au strict minimum. (Voir photo ci-contreavec quelques
entrefers mal ajusts)
3 Ralisation
3.1 Choix des tles et des formes
Tous les abaques sont bass sur une induction moyenne de 10 000
GAUSS soit 1 TESLA.Si vous deviez utiliser d'autres valeurs, alors
il faudra reprendre la formule de BOUCHEROT:N=V*E8/4.44*F*B*SAvec
pour N le nombre de spires. (Si V=1 volt, ce sera le nombre de
spires par volt)V la tension en VoltsF la frquence en HertzB
l'induction en GaussS la section en centimtres carrs
Le systme d'units n'est pas MKSA, mais il est "d'poque"
Suivant la qualit des tles on pourra admettre des inductions
plus ou moins leves, mais danscet article tout sera bas sur une
induction moyenne de 10 000 Gauss soit 1 Tesla. A remarquer que le
choix d'une forte induction entranera de fait un courant magntisant
plusimportant et donc un courant vide plus lev.
3.1.1 le "E" et le "I"
On l'a vu, c'est les tles les plus utilises et les plus faciles
mettre enuvre. Ces tles sont galement importantes par la place
laisse aux bobinages.Il n'est pas exclu de se trouver devant des
impossibilits d'assurer tous lesbobinages dans l'espace prvu entre
les diffrentes sections magntiques.
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Plus le circuit magntique est "concentr", moins il y aura de
pertes de flux. Ceci explique que lesfentres rserves aux bobinages
sont toujours trs "justes". Ceci explique aussi que le bobinageest
toujours plac au centre pour que les flux parasites puissent se
reboucler dans le fer.
Les tles seront empiles une fois les bobinages raliss.
Habituellement, il y a des trous prvuspour le passage des tiges
filetes de serrage des tles. Ce serrage est important car dans le
cascontraire, il gnre des vibrations des tles 50 Hz ou 100 Hz ?
Ainsi que dj dit propos des fuites, les tles seront croises et
les dernires rentrer serontinsres au milieu de l'empilement, car on
aura pris soin de ne pas croiser deux ou 3 "E" et"I" au centre de
l'empilage des tles.
3.1.2 Le "C" ou double "C"
Ce sont des structures de trs bonne qualit et le plus souvent
grains orients qui autorisent defaibles pertes "Fer" (~2W/kg).
Les tles sont isoles, empiles et colles suivant un rayon
croissant, qui vite les "pointes"magntiques toujours sujettes
pertes de flux. Il faut imaginer le flux magntique comme unfluide
quelconque, et en ce sens les accidents brusques de trajet sont
toujours gnants(quivalents des pertes de charge complmentaires)
Pour amliorer le passage du flux magntique entre les diffrents
lments, les surfaces(sections) en regard sont usines (rectifies) et
repres le plus souvent pour tre mises enregard l'une l'autre. Ainsi
il y a toujours un entrefer trs faible et un flux maximum passant
d'uneextrmit une autre (pertes magntiques rduites) Voir photo de
tte d'article o les cts assembler sont parfois marqus d'un point
rouge par le fabricant.
3.1.3 Puissance
On n'a pas abord la notion de rendement, mais on l'a effleur
avec les pertes "Fer" et "Joule". Levritable calcul d'un
transformateur est une opration complexe qui ne peut tre obtenue
que parapproches successives, aussi je ne le traiterai pas ici, car
ce n'est pas l'objet.
Les rendements des petits transformateurs vont de 85% 90%
environ. Celui des grandstransformateurs atteint 98% !
J'avais ralis il y a fort longtemps un calcul itratif sur
"Multiplan", qui donnait une convergence,mais les dispersions de
tous ordres sont telles que pour des petits transfos, c'est
totalementinutile. Les performances sont toujours approches au
mieux (mme pour les transformateursindustriels).
3.2 Le bobinage
Cette partie est rellement le cur de cet article, car la
ralisation de cesbobinages reprsente 98% du travail effectif.Le
bobinage sera ralis avec des fils de cuivre maill, et les anciens
filsguips coton ne sont plus utiliss car trop sujets l'humidit et
ils se"dtricotent" trop facilement.(Voir photo de diffrents fils
suivant 3.2.2)
3.2.1 Le Primaire et le(s) secondaire(s)
On distingue par un nom gnrique le bobinage PRIMAIRE, comme tant
celui qui est raccordau secteur, ou plus particulirement le
bobinage qui reoit la source la puissance communiquer l'utilisation
qui prend le nom de bobinage SECONDAIRE.Plusieurs bobinages
secondaires sont parfois ncessaires. (Par le pass, il y avait avec
les tubeslectroniques (lampes) les tensions de chauffage de 6.3
volts pour les filaments et les tensionsd'anodes. (250 450 volts,
une fois redress)
Ne pas oublier les relations U1/n1=U2/n2avec pour "n" le nombre
de spires. Dit autrement, on peut aussi dire U1/U2=n1/n2.Cela
dfinit galement le rapport de transformation. Ce rapport peut tre
>1, dans ce cas onparlera d'un transformateur abaisseur de
tension et
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3.2.2 Les spires (tours) et les fils
Il faut maintenant procder la dfinition desnombres de spires et
des sections de fils employer,sachant que dans le cas de plusieurs
secondaires,c'est la somme totale des puissances secondaires quine
peut jamais dpasser la puissance au primaire.(Je dconseille pour
l'enroulement primaire, d'utiliserune section de fil qui ne
corresponde qu' lapuissance ncessaire, parce qu'un jour le
transfosera utilis pour autre chose et que l'on ne sesouviendra
plus que la section de fer et le courantprimaire ne sont pas en
accord)
Chaque enroulement va donc tre dtermin en termes de section de
fil et de nombre despires.Le nombre de spires est obtenu en
multipliant le nombre de spires par Volt par la tension. Ceciest
fait suivant l'abaque "Tours par Volt" en respectant primaire et
secondaire(s).
Les sections seront obtenues par l'abaque "Diamtre des fils" dj
cit.
Concernant les sections de fils, vous avez plusieurs possibilits
qui varient en fonction du servicede ce transfo. Par service il
faut comprendre la manire dont il sera utilis :Soit en service
continu, il dlivrera sa puissance prvue en permanence, soit en
serviceintermittent, c'est--dire qu'il y aura des temps
suffisamment longs pour permettre lerefroidissement.Je n'ai pas
encore dit que les fils pour les transformateurs sont pratiquement
tous maills.L'maillage est ralis en de multiples couches, ce qui
tend augmenter non seulementl'paisseur et donc la rigidit
dilectrique, mais aussi la solidit mcanique relativement
auxincontournables rayons de courbures imposs par le bobinage.Ceci
limitera donc les cassures de l'mail, et l'amorage entre spires.
Dans les cas les plushabituels, la rigidit dilectrique d'un fil de
cuivre maill standard est donne pour une centainede volts par
d'paisseur de vernis d'maillage. On peut supposer que certains fils
maills ontdes couches multiples et qu'en consquence la tension
secteur totale si elle tait prsente entredeux spires (par accident
de bobinage) serait accepte et acceptable. (Ceci
permettraitthoriquement de bobiner en vrac le
primaire)Personnellement, je pense qu'un vritable bobinage, au
moins ct secteur, doit tre ralis enCOUCHES et non en vrac pour
viter une centaine de volts entre spires si il n'y a qu'une
seulecouche d'mail. (Voir photo du vrac sur la photo des mandrins
Prespahn)
En ce qui concerne l'mail, ne rutilisez pas les vieux fils
maills de couleur brun fonc, car ilssont trop anciens et le vernis
en est devenu cassant. (Voir photo de dbut de paragraphe)
Il existe aussi encore dans les fils isols, le fil guip coton
trs rsistant la temprature, maisqui n'est utilis que dans des cas
trs particuliers.Enfin pour clore le paragraphe de densits de
courant, on peut deviser sur les densits donnesrelativement aux
densits utilises en habitat avec comme limite 10 A pour 1.5 et 16 A
pour2.5.(NFC 15-100)Cela s'explique par les bien meilleures
possibilits de refroidissement dans les gaines qu'au curde la masse
mtallique d'un transformateur (fer+cuivre).On remarquera que la
densit de courant agit directement sur le diamtre des fils, mais
aussi surles pertes Joules et que les courbes des abaques en
tiennent compte.Le paramtre qui joue aussi sur les densits de
courant admissible est la puissance dutransformateur, ce qui est
normal, car plus le transfo est petit, moins il a de surface
d'changethermiqueNon C'est l'inverse !
Dsol, je ne sais pas interprter pourquoi les plus petites
puissances acceptent des densits decourant plus leves. Ce qui est
sr priori, c'est que c'est l'effet Joule qui est en cause. Pourquoi
une densit de courant plus leve (donc un chauffement plus important
est acceptsur les plus petits transfos ? Je ne peux donner
d'explication fiable sur cette aberration, car jedirais plutt
l'inverseMais mes anciens cours disent cela ! J'aurais d poser la
question Peut-tre une question d'inertie thermique cette fois,
cause des masses mtalliques accumulatricesen cause ???)
Pour des bobinages en gros fil, ceux-ci du fait de leur section
cylindrique font perdre beaucoup deplace dans la fentre, aussi dans
certains cas de fil de section suprieure 1 mm, il arrive quel'on
bobine plusieurs fils la fois, de section moindre, pour obtenir la
bonne section en perdantainsi moins de place. (Jusqu' quelques
dizaines d'Ampres)
Je vais proposer dans cet exemple, le transformateur ncessaire
un futurpluviomtre2 qui devrait actionner un petit moteur de 1.5
Volt uniquement une
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fois toutes par semaine pour 2 fois 10 secondes. Dans ce cas, un
serviceintermittent s'impose sans autre considration. Cela permet
d'utiliser du fil plusfin, et donc de gagner aussi un peu de place
dans la fentre de bobinage.
Ne manquez jamais de faire un petit schma en y portant tension,
nombre despires et ventuellement la couleurs des fils de sortie,
ainsi que la densit decourant utilise.Portez galement sur ce petit
plan, le nombre de spires par volt au primaire etau secondaire.
Vous porterez dans le dossier l'induction ayant servi aux
calculs(en principe 10 000 Gauss ou 1 Tesla)
(Dans le scan d'un vieux brouillon datant de 1970, voici
quelques lmentsconcernant un transfo pour oscilloscope (avec THT !)
ralis l'poque et dmontdepuis pour une autre utilisation...).
3.2.3 Comment bobiner physiquement
Avant de bobiner, il faut commencer par raliser tous les CALCULS
DE PLACE occupe par lesdiffrents bobinages, tels que vous avez fait
vos calculs de tensions et courants. En fonction dudiamtre du fil,
du foisonnement lors du bobinage, de l'paisseur des feuilles
d'isolant, desretraits aux extrmits proches des tlesetc.Vous devrez
majorer de 10 15% car il y a beaucoup de foisonnement entre le
calcul et lapratique.Suite ce calcul de remplissage, vous savez si
vous avez une chance de pouvoir tout logerdans la fentre. Si vous
tombez en galit, c'est inutile de commencer, car les imprvus et
ladispersion sont tels que vous dpasserez trs certainement.Il y a
lieu de toujours prendre en compte des marges de scurit trs
importantes, y comprissur les cotes prcises de la bobine
d'enroulement. Ne pas oublier non plus les surpaisseurs dues la
forme arrondie globale de l'ensemble des enroulements. Enfin pour
terminer sur les dispersions, il y a lieu de penser ne PAS utiliser
toute la largeur dunoyau s'il n'y a pas de flasques, car
immanquablement les spires vont se coucher sur le ct etaller
toucher le bord mtallique des tlesAvec tous les problmes associs,
d'introduction destles souvent impossible et d'amorages la
masse.
Ainsi, si une fois ralis, le bobinage passe bien sauf au milieu
o il bute contre les tles, il nefaut surtout pas serrer le milieu
de la bobine, car cela craserait les fils et serait vou desproblmes
de courts-circuits entre spires.
On dit toujours que les flasques ne sont pas faits pour viter
que les spires d'extrmit "sesauvent", mais seulement pour garantir
qu'il n'y aura jamais de contact accidentel avec les tles.Les
flasques n'ont pas de rle de tenue mcanique des spires
d'extrmits(c'est trs beau diremais trs difficile raliser car il
faut des "doigts de sage-femme"!)Dans ce contexte je n'ai pas de
rgles prcises, sur le retrait respecter vers les bords. Seul lebon
sens, mais cependant fonction du diamtre du fil peut vous guider.
Il faut seulement valuerla stabilit mcanique des spires.Bien que
sur les petites puissances les forces restent faibles, il y a
naissance de forces surchacune des spires (rgle des trois doigts de
la main droite)On verra qu'il y a tout de mme des techniques pour
viter aux spires d'extrmits de se"promener" contre les tles.
Le bobinage est certainement l'opration qui rclame le plus
d'attention, car les "tours de mains"sont nombreux et vont
qualifier le savoir faire d'un professionnel et la longvit de ce
transfo,mais aussi celle du montage aliment.On bobine sur une
bobineuse, mais comme on n'en a pas, alors on se dbrouille la main
lachignole. Il faudra raliser un moyeu en bois qui sera calibr sur
le mandrin en carton. En boutdu moyeu bois on insrera une vieille
queue de fort qui sera introduite dans le mandrin de lachignole ou
de la pereuse. Du ct oppos un trs petit trou de 1 1.5 mm sera perc
dans leprolongement de l'axe du fort et on y introduira (aprs
remise zro) un vieux totalisateur decompteur d'eau !
On veillera SCRUPULEUSEMENT traiter les autocollants divers de
fixation sur les facesextrieures du bobinage (celles qui ne sont
pas dans la fentre). Cela permet de garder aumaximum l'espace dans
les fentres et donc de garantir le passage des tles en toute
scurittant mcaniquement qu'lectriquement.
Habituellement on commence toujours par bobiner le primaire qui
est le plus long raliser dans95% des cas de ce jour. (a n'a pas
toujours t le cas notamment avec les tubes lectroniques)Je
recommande cet ordre et de finir avec les plus gros fils. En effet
en cas de trop grandes dispersions des valeurs nominales (en
charge), il sera toujours
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possible de retirer ou d'ajouter des spires au(x) secondaire(s).
Ceci est toujours plus simple.
Il arrive parfois de rcuprer un noyau central spar en deux
parties longitudinalement.Une partie est rserve au primaire et
l'autre au(x) secondaire(s). Ce typediminue l'effet capacitif entre
les enroulements et peut augmenterl'isolation entre les deux
enroulements. Seul inconvnient, le fluxtraversant le secondaire, du
fait de son "loignement" est peine plusfaible.
Le bobinage peut aussi ncessiter un cran entre primaire et
secondaire(feuillard de cuivre ou aluminium). Il faudra veiller ce
que les extrmits soient parfaitementisoles (court-circuit de cette
spire !) Une sortie par fil en milieu de spire permettra une mise
laterre et fera office de blindage lectrostatique (capacitif).
Le primaire peut parfois tre constitu de 2 enroulements 110 V
placer soit en // soit en srie.Ainsi dans un cas comme dans l'autre
les densits de courants sont en accord avec les courantseffectifs
suivant la tension d'alimentation.
3.2.4 Les isolants plats
Ils sont nombreux, mais peu, peuvent avoir lescaractristiques
pour une longue utilisation. La photode quelques un n'est pas une
Pub mais estseulement destine indiquer qu'il y a desmatriaux
spcifiques tels que des autocollants enPTFE (Tflon), le Kapton et
divers produits de trsfaible paisseur. Le PRESPAHN est un carton
isolant qui sertprincipalement la confection du mandrin
isolant,destin entourer le noyau magntique, (ainsi quepour les
flasques). De moins en moins utilis, il estremplac par du plastique
surmoul, beaucoup plus facile raliser, insensible l'humidit,
maisn'ayant pas obligatoirement la mme rigidit thermique.
Les isolants vont donc servir l'isolation entre les diffrentes
couches de fils. En effet le bobinagedevra se raliser spire par
spire et couche par couche, "dans l'ordre et la discipline" ! Pour
cette isolation inter-couche, du papier isolant imprgn ou non peut
tre utilis, mais deplus en plus les films plastiques sont
essentiellement utiliss, tels que le Kapton dont la
rigiditdilectrique est de l'ordre de 200 Volts/m. Ce produit rsiste
galement l'chauffement(environ 200C, sans rduire ses performances
isolantes.
Les autocollants sont galement trs utiliss pour assurer
l'isolation d'un certain nombre desorties de prises ou d'pissures.
La tenue mcanique dfinitive est normalement assure par leserrage de
la couche suivante.
Dans l'utilisation des isolants plats en bande (ou feuille), il
peut parfois tre ncessaire d'isoler lect noyau mtallique en
l'absence de flasques.
A la fin du bobinage on recouvrira l'ensemble d'un Prespahn
"lger" destin protger la dernirecouche du bobinage, des accidents
mcaniques qui pourraient l'endommager, des contactsaccidentels sur
du vernis caill, mais aussi viter tout amorage avec les tles pour
les facesinternes situes dans le noyau. Cette paisseur est compter
dans l'empilage des cotes.On notera que dans certains cas, les
enroulements peuvent tre ports des tensions trsleves les uns des
autres et qu'il y a lieu d'y veiller galement en plaant les
bonnespaisseurs d'isolants et en prvoyant le chemin le plus long
pour viter la formation d'arcs.
Naturellement tout tableur est l'outil idal pour assurer tous
ces calculs de place disponible,toujours fastidieux.
3.2.5 Comment sortir les fils
Les fils maills seront sortis sur les seules deux faces par ct
chappant la masse de fer.En ralit on sortira les fils soit du ct
fixation soit du ct oppos. Cecilimite donc la sortie des fils sur
seulement 2 cts. (Voir petit schmarappel ici)
Les fils suivant le diamtre seront sortis directement si ils ont
un diamtre d'au moins 35/100. Un"Souplisso" sera enfil pour viter
toute atteinte mcanique de l'mail et donc tout amorage avecd'autres
fils, voire la carcasse des tles.
Pour les petits fils, ceux-ci ne seront JAMAIS directement
sortis, mais raccords intrieurementau bobinage du ct faces
extrieures aux tles avec des fils de cblage traditionnels (soudure
l'tain et l'ensemble recouvert de ruban adhsif). Le fil de cblage
sera pralablement immobilispar serrage sous la couche prcdente.
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Tous les fils des sorties seront situs sous une couche de manire
assurer la solidit mcaniquede la prise et d'viter tout arrachage de
fil fin.Ceci ne sera plus vrai pour la dernire sortie qui sera
normalement tenue par une tresse bloquepar quelques dizaines de
spires.
3.2.6 L'immobilisation des spires
Celle-ci se ralise par des tresses en coton ou suivant les cas
par du ruban adhsif, voire duKapton repli et serr par les spires de
la couche suivante. Ces immobilisations sont raliser surles mmes
faces que les sorties de fils, (faces extrieures du bobinage,
celles qui ne sont pasdans la fentre) car ces artifices crent des
surpaisseurs qui pourraient empcher de placer lestles la fin du
bobinage.
La premire rgle qui doit diriger le bobinage est la stabilit
mcanique des spires et descouches, (ces dernires ne doivent pas
pouvoir glisser les unes sur les autres, ce qui peut
arriverparfois). La deuxime rgle est de limiter le plus possible
les surpaisseurs et irrgularits quipeuvent dstabiliser le bon
enroulement des spires de la couche qui suit.Le ruban adhsif de
bureau est acceptable, mais un produit adapt est tout de mme
mieux.L'immobilisation des fils trs fins peut tre ralise avec un
ruban adhsif pris au moins sur unedizaine de spires et repli sur la
couche termine (ou dbute) juste avant de mettre en placel'isolant
inter-couches.
(Tous les fils fins seront souds l'tain sur un fil de cblage
multibrins, en prenant soin de faireune soudure sans pointes
agressives, mais au contraire assez plate avec peu de soudure
pourune question de surpaisseur).
3.2.7 Attention aux erreurs
Les erreurs fatales sont les sorties des fils sur les faces
internes des fentres ainsi que lesimmobilisations de spires qui
provoquent des surpaisseurs. La premire erreur est difficilement
rectifiable et en tous cas sujette problmes d'isolation lamasseLa
deuxime erreur ne permet pas de terminer le nombre de spires voulu
pour le dernierenroulement, et donc la tension calcule ne pourra
tre atteinte.Un troisime erreur est la non matrise des paisseurs et
d'un serrage trop lche qui empcheraitle montage des tles.Dans les
autres erreurs, il y a aussi l'impossibilit de pouvoir enfiler
toutes les tles, car unepression exagre des couches a serr le moyeu
Prespahn. Pour quelques tles restantes, ce n'est pas trop grave,
car ainsi que dj dit, on a d pendrequelque scurit...Normalement il
est prfrable de ne pas forcer outre mesure. On insrera lesdernires
tles au milieu de l'empilage en exerant une force bien rectiligne
pour ne pas planterune tle en biais dans le bobinage.
3.2.8 La chaleur
Les densits de courant sont respecter sous peine d'chauffement
excessif. La chaleurdveloppe au cur du bobinage a du mal de
s'vacuer et c'est cause de cela, que quelquesmodles de mauvaise
qualit arrivent "griller". Les isolants plastiques s'ils sont
excellents d'unpoint de vue dilectrique, deviennent nettement moins
bons la chaleur, car ils se dilatent et leurpaisseur peut diminuer
avec la pression des couches suprieures. Il y a donc lieu pour
cettemme raison de respecter les densits de courant.
Je voudrais faire le parallle avec les tlrupteurs de cages
d'escalier... Leur usage estabsolument INTERMITTENT. "Ceux" qui les
bloquent artificiellement provoquent la destruction parchauffement
d'un dispositif non prvu pour cet usage.De nombreuses entreprises
d'lectricit qui font des automatismes, oublient rgulirement
cetaspect et installent des "bascules" qui sont commandes en
permanence...Rsultat a grille !
3.2.9 Les tensions et courants
Les mthodes de bobinage dcrites conviennent jusqu' des tensions
de l'ordre de 300 Veff. Au-del de ces valeurs, les problmes de
tensions de claquageinterviennent avec acuit et ncessitent des
bobinages tags,voire spars totalement (THT de tl par exemple ou
bobinesd'allumage de moteurs).Le bobinage concernant les trs hautes
tensions est trsparticulier et je ne peux que dconseiller de
l'entreprendre, car ilest vou l'chec. Il ncessite des produits
parfaitement adaptset non plus de la rcupration.
En ce qui concerne cette fois les courants trs levs ( partirde
40/50 Ampres environ, les sorties sont ralises en direct et
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cette fois ce sont des cuivres plats maills qui seront utiliss.
Leplat pour une mme section permet un meilleur changethermique, et
permet aussi d'viter de laisser de la placeperdue. (C'est comme les
bouteilles d'eau minrale pseudocarres, on en loge d'avantage que
des bouteilles rondes dans unmme volume de transport).
Les cuivres plats peuvent souvent tre raccords avec vis et
boulons pour assurer les intensitsncessaires.
3.2.10 Les abaques
Pour donner le maximum de prcision aux abaques, j'ai t oblig de
raliser les chelleslogarithmiques sur TurboCad car les tableurs ne
permettent pas ces facilits. Le tableur m'aseulement permis de
raliser tous les calculs pour TurboCad.Il y a donc 2 formats
disponibles tlcharger qui sont le type image *.JPG et le
formatcompatible Autocad *.DWG. (Clickez sur celui qui vous
intresse)
transfo1.JPG transfo1.DWG Section du fer fonction
puissancetransfo2.JPG transfo2.DWG Tours par Volttransfo3.JPG
transfo3.DWG Diamtre des fils et densit
Nota : Ces fichiers ont t contrls par Norton Antivirus 2008
rgulirement mis jour jusqu'la date du 5/04/2009
3.2.11 Montage des tles
Une fois la couche finale isolante assez rigide place, vous
allez pouvoir mettre les tles en place.Cela ne va pas tre tout les
"E" d'un ct, et les "I" de l'autre !
Il va falloir INTERCLASSER une par une les tles en plaant d'un
ct un "E" puis de l'autre un"E" et ainsi de suite. Les "I" qui sont
beaucoup plus mobiles peuvent parfois glisser. Les "I" serontdonc
placs une fois que tous les "E" auront t mis.Au milieu de
l'empilage des tles du noyau, on placera deux ou 3 tles "E" du mme
ct. Ainsi la fin, l'espace se rtrcissant, il semble que l'on ne
peut plus ajouter de tlesIl faut surtoutarrter avant qu'il n'y ait
des durs, car on peut ce moment attaquer le mandrin en Prespahn.
Ace moment, on va simplement insrer les dernires tles au milieu du
bobinage entre les deux outrois "E" que l'on avait mis ainsi en
prvision.Une fois les "E" placs, il ne reste plus qu' mettre les
"I" et cela ne pose aucun problmeparticulier, hormis qu'il faut les
taper avec un maillet en bois ou caoutchouc pour "fermer" au
plusprs l'entrefer et qu'il n'y ait pas de fuites magntiques. (Il
ne faut pas faire de marques quiempcheraient d'aller jusqu'au fond
de l'entrefer). Il ne faut pas non plus aller trop loin car
onpourrait insrer entre d'autres tles et attaquer quelques spires
d'extrmits s'il n'y a pas deflasques.
Une fois toutes les tles places, mettre les deux derniers "I"
extrieurs immdiatement suivisdes renforts qui peuvent tre de
simples plats en fer ou des querres de fixation voire des
capotscomplets.Boulonner alors l'ensemble et c'est termin.
4 Essais
4.1 Scurit
Je ne saurais trop vous inviter la prudence, car le 220 V du
primaire peut tuer, car il y a dela puissance en rserve, et veillez
faire les essais avec un disjoncteur diffrentiel 30mA.Raccordez la
terre la carcasse mtallique et branchez.Ne laissez pas les enfants
s'approcher et soyez extrmement vigilants car ces tensions
peuventtre mortelles.Ne laissez pas de fils en l'air car ils
pourraient se toucher et faire des "flashs", prenez desdominos.
Bref je devais vous le rappeler, car ces oprations sont toujours
dangereuses.
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4.2 Mesures des valeurs nominales
A vide, vous trouverez normalement des valeurs de tensions
secondaires plus levespuisqu'elles ont t majores de 3 15% pour
compenser les pertes de charge. A vide, lesrapports de spires
donnent (presque) rigoureusement les rapports des tensions.
Mesurez le courant vide qui reprsente le courant magntisant qui
est en retard sur latension. Montez un nergimtre sur
l'alimentation, vous pourrez vrifier les puissances activesrelles
(>10W)
Commencez les mesures en charge et vrifiez que la temprature ne
monte pas trop haut(temps de 1 2 heures de pleine charge). Je crois
me souvenir de 60C/70C comme basecorrecte de fonctionnement (
vrifier)
4.3 Imprgnation
Si votre premier bobinage est un succs, vous pouvez alors
imprgner l'ensemble, fer+bobinageavec un vernis isolant et non
propagateur de la flamme. L'imprgnation permet en gnral unmeilleur
change thermique, car l'air emprisonn prs des spires est aussi dans
ce cas unexcellent isolant ! Et l'on souhaiterait bien videmment
l'inverse dans cette application.
L'imprgnation va galement prenniser les caractristiques
mcaniques de stabilit des spireset donc viter des dplacements
"aventureux" de spires vers les tlesL'imprgnation va permettre
enfin d'viter l'humidit de s'infiltrer dans les isolants et
viteraussi toute vibration de tles.
On notera qu'un transformateur non imprgn peut tout de mme
assurer de trs longues heuresde service sans problme.
Personnellement j'ai souvent utilis du vernis "bois" que j'ai laiss
couler entre les diffrentescouches, sans pour autant chercher
assurer un remplissage parfait. Cela m'assurait seulementde la
bonne stabilit des spires sur les bords. Le vernis est un bon
isolant lectrique, mais quand la non propagation de la flamme Rien
n'est moins certain !
Pour tre professionnel, une imprgnation se ralise dans une
enceinte sous vide et avec unproduit parfaitement adapt ! Je suis
certain que comme moi, vous avez tout cela .!
4.3.1 Le bruit
Cela peut arriver si des tles sont un peu dcales, autorisant
ainsi une lame vibrer au rythmedu rseau. Il faut alors desserrer
les boulons de serrage et vrifier les alignements des
tranches,retaper les tles dcales et tout resserrer. Tout rentre
normalement dans l'ordre.Vous noterez galement que l'imprgnation
est un auxiliaire prcieux, car aprs uneimprgnation, il ne devrait
plus y avoir aucun bruit !
J'ai encore omis une particularit...certains transformateurs ont
gard les "E" et les "I" du mmect. Pour limiter les pertes de flux
et les vibrations, un cordon de soudure est ralis. Il estvident que
les tles ne peuvent plus vibrer, mais ne sont pas non plus
dmontables ! Quelquespertes fer sont aussi ajoutes par ce
procd...
4.3.2 Transformateurs pour autres frquences
Pour l'exemple du 60 Hz qui est la frquence de rfrence chez nos
voisins d'outre Atlantique,vous pouvez sans aucun problme utiliser
un transformateur 50 Hz sur du 60 Hz. Par contre la rciproque n'est
pas vraie. En effet un transformateur conu pour 60 Hz ne peutpas
fonctionner correctement en 50 Hz. Vous devrez pour une mme
puissance avoir une masse plus importante pour passer de 60 vers50
Hz. La magntisation avec le nombre de spires par volts restera
quasiment identique, mais ilmanquera lgrement du flux magntique
pour la puissance nominale
Pour la section du noyau celle-ci sera multiplie par 50/F (Hz).
A 60 Hz le noyau aura unesurface moindre d'un rapport 0.83, ce qui
n'est pas ngligeable.
Pour les frquences soniques et ultrasoniques, c'est un autre
sujet, car les proprits sonttotalement diffrentes, car mme les tles
de hautequalit, ne conviennent plus du tout tant les pertessont
leves. Il est ncessaire de faire appel despoudres spciales
comprimes haute temprature(ferrites) et ayant des proprits adaptes
cesfrquences. Si dans le principe c'est la mme chose, dans
lapratique c'est totalement diffrent, d'autant que l'onrecherche
ces frquences trs souvent des misesen oscillation des circuits avec
condensateurd'accord.En guise d'illustration (et pour imager le
rapport
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50/F), en supposant que l'on puisse atteindre lesmmes
inductions, si un transformateur de 100 VA 50 Hz pse 2 kg, quel
serait le poids d'untransformateur fonctionnant 5 KHz --->
20Grammes. La ralit est tout de mme un peu moins mathmatique mais
les carts restent tout de mmetrs importants.(Voir photo ci-contre
d'un transformateur de ce type, et quip de cuivre plat de forte
section)
Les transformateurs fonctionnent tous sur le principe d'un
di/dt, c'est dire d'une variation ducourant qui produit une
variation de flux. Il est parfois intressant de crer des di/dt
totalementabruptes (temps trs court). Ce principe est celui des
"bobines" d'allumage de voitures qui restentdes transformateurs. Le
di/dt trs raide est obtenu par ...les vis platines ! L'ensemble
continuealors des oscillations amorties grce au condensateur en //
sur les vis platines. Les transformateurs secteur traditionnels
fonctionnent avec un di/dt "trs doux", correspondant aucourant
secteur, c'est dire sinusodal.
5. Exemple Rel de ralisation
5.1 Dtermination et choix carcasse
Ce transfo en exemple est bien rel, mais il servira quoi ? C'est
le futur transfo dupluviomtre N2 (dont l'article sera
publiprochainement peut-tre durant les longues soiresd'hiver
2009/2010).Vous verrez sur les photos d'accompagnement
lesdiffrentes tapes.
Quels sont les besoins en nergie pour ce futurappareil ?
12 Volts= avec courant maxi 100 mA pourl'lectronique CMOS10
Volts= 1 mA isol galvaniquement du restepour afficheur LCD1.8 Volt=
700 mA non rgul pour moteur 1.5Vsoit une puissance totale de
1.2W+0.01W+1.26W~2.5W ou arrondi 3 VA
(3 tensions diffrentes pour un "malheureux pluviomtre" ? Oui :
c'est le prix pour un moteur de1.5V prix abordable, 12 V pour la
logique CMOS, et 8 12 volts isols du reste pourl'afficheur. Voil
les raisons qui conduisent un transfo spcial ! Vu l'emploi qui en
sera fait,vous pourrez cependant l'alimenter sur 3 piles sans aucun
problme et pour de nombreusesannes, mais c'tait le thme pour cet
article sur les transformateurs, et quand je peux mepasser de piles
je n'hsite pas !)
Premire opration trouver une carcasse. Ne pas prendre trop petit
car le nombre de spires esttrop lev raliser, et le moindre cart en
perte de place est sanctionn par l'impossibilit determiner avec le
nombre de couches et de spires prvus.Je conseille donc de prendre
toujours largement au dessus de la puissance ncessaire.
Mon choix s'est tourn vers une ancienne self de filtrage. Les
tles sont un peu paisses (unpeu plus de pertes) mais comme le
fonctionnement ne sera que quelques secondes par semaines,ce n'est
pas trop grave.
C'est donc cette self de section fer (apparente) 20 mm de large
et 26 mm d'paisseur d'empilagede tles, qui au premier abord a
largement de quoi remplir la tche. En effet la sectionapparente est
5.2 Cm, ce qui autorise une puissance "apparente" d'environ 15 VA
(mme motmais signification diffrente, pour les amis trangers en
traduction automatique)Cette self, vu la section du fil existant
(35/100) doit provenir d'un filtraged'ancien appareil lampes. Cela
sera en plus confirm par la prsence
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d'un carton d'entrefer.De mmoire, ces types de selfs sont
toujours trop faibles en nombre despires pour du 230 V. Mais on ne
sait jamais, et vous pouvez avoir plus dechance que moi ! Que faire
donc ? Vrifier !
5.2 Mesure du bobinage existant
Pour mesurer le bobinage existant, il faut donc commencer par
retirer la ferraille et sortir lemandrin encore bobin. L c'tait un
peu embouti dans les trous des visde serrage aux angles infrieurs
de l'trier, mais il n'y a pas de relproblme. Nous allons donc comme
prcis dans le texte initial, enrouler quelquesspires de fil maill
pour en dduire le nombre de spires existant (Il y a laplace pour le
faire !)La section du fil n'a aucune importance (Il sera parcouru
par le courant duvoltmtre), et il faut simplement choisir du fil
qui ne soit pas trop fragile, et que l'on puissepasser dans
l'ouverture qui reste. J'ai donc mis un 25/100 ! Pour un compte
rond, ni trop grand,ni trop faible, j'ai compt ET vrifi 20 SPIRES
TRS EXACTEMENT.
Ensuite, il faut remonter toutes les tles, mais pour l'essai, on
peut se simplifier la vie en plaanttous les "E" d'un seul ct et
les"I" de mme (comme c'tait pralablement). Attention de ne
PASremettre le carton d'entrefer qui existait l'origine (il ne sera
plus utilis, car il tait seulement lpour viter la saturation par le
courant continu d'une self de filtrage). Pour ne pas rveiller tout
l'immeuble ou le quartier, un serre-jointassurera un peu de silence
cause des vibrations. Juste avant, il faudra valuer si le nombre de
spires existant est capablede supporter le 230 V. (Si ce n'tait pas
le cas, il faudrait alimenter avecune tension moindre, mais cela
perdrait tout de mme de l'intrt deprime abord)
Tout est donc bon maintenant. 230 VOLTS Feu ! (Il y a priori
assez de spires -au jug- pourque le bobinage ne brle pas
immdiatement !) On mesure RAPIDEMENT la tension aux bornes des 20
spires = 3.95V.On mesure aussi le "230 V" qui fait exactement 229
V. On a donc tous les lments pourconnatre le nombre de spires
actuel. A ce stade vous devez immdiatement couper le 230 V au cas o
le nombre de spires soit tropfaible.
On a donc les relations de tensions et de spires primaires et
secondaires :Np/229v=20sp/3.95v d'o (il est normalement interdit de
rappeler les units, mais c'est pour lacomprhension)
Np=1159 Spires pour le bobinage d'origine. C'est cette valeur
qui sera compare aux calculs
Cela est donc L'EXISTANT, mais ceci suffira-t-il pour le projet
?
5.3 Spcifications transfo raliser
A l'aide des abaques on recherche la section relle du fer
correspondant 5.2 Cm, soit 4.68Cm (sur la ligne horizontale et
ligne bleue). Cette valeur de section relle va permettre
d'obtenirles nombres de spires par volt tant au primaire qu'aux
secondaires.
Ainsi il va falloir : 9.6 Spires/volt au primaire 11 Spires/volt
aux secondaires.
On s'aperoit qu'il faudrait pour 229 Volts (229*9.6=2198 spires)
alors que nous n'en avons aurel que 1159 !!! Regardons ensuite si
le fil de 35/100 mesur pralablement pourrait convenirPrenons
l'abaquedes diamtres de fils en fonction des courants. Pour le
courant primaire nous allons calculer pourla puissance totale sans
tenir compte de ce qui sera rellement utile notre application.
soitIp=15/229=65 mA.Pour ce courant, cette puissance de transfo et
un service intermittent, il faut compter une densitde courant de
4A/mm soit un diamtre de fil d'environ 15/100.
Or 35/100 c'est mieux pour les pertes Joule ?! Alors que faire ?
Il ne faut pas cder au chantdes sirnes, car nous pourrions nous
retrouver avec un manque de place pour bobiner le restedes
enroulementsLa sagesse veut aussi que le bobinage primaire soit
d'un seul tenant et homogne dans sondiamtre de fil, et sa mthode de
bobinage, alors je prconise de tout refaire ! pas de chance !(ou de
retrouver une autre carcasse !)
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Passons donc maintenant aux calculs du transformateur. Un petit
schma est maintenantncessaire pour ne pas faire de btises.Les
valeurs de spires par volt prcdentes sont donc parfaitement
correctes et seront utilises icisoit 9.6 spires/volt primaire et 11
spires/volt secondaires.Une dernire information importante est
reprsente par la largeur sur laquelle on va pouvoirbobiner celle-ci
est ici de 27 mm (c'est l'cartement entre flasques) mais je
recommande environ1 mm de chaque ct en garde pour ne pas exercer de
pression trop importante sur les flasques,et avoir une situation
sans problmes de place ultrieurement.
La largeur utile de bobinage est donc ramene 25 mm. (Cette
valeur qui ne sera pas respecteds le dpart, servira seulement aux
calculs de place, car au dpart la largeur utile sera presquede 27
mm mais atteindra peut-tre moins de 25 mm en fin de
bobinage...)
5.3.1 Schma de principe
Ainsi que dit dans la partie prcdente, je vais raliser
unbobinage dans les rgles d'isolation, c'est--dire par
couchesisoles les unes des autres. Cela est une garantie de
bonfonctionnement et permet aussi une petite conomie de place.
5.3.2 Calculs
Primaire Courant 65 mA tension 230V (passons au standard 230 V
au lieude 229) P=15VADiamtre fil 14/100 soit 16/100 (je n'ai que
cela)Nombre de spires 2208Nombre de spires par couche=
25mm/0.16=156 (arrondiinfrieur)Nombre de couches=2208/156=14.15
soit 15 couches (arrondisuprieur)paisseur d'une couche
=16/100+8/100 (isolant intercouche)=24/100 arrondi 25/100paisseur
bobinage primaire=25/100*15 couches=3.75mm
(On peut dj avoir une bonne ide du remplissage si on regarde la
fentre disponible aubobinage qui fait 8 mm ! A priori comme ce
bobinage est calcul pour la puissance totale dutransfo, le total
des autres enroulements devrait tre plus faible, mais il pourra y
avoir cependantdes "accidents" de bobinage avec casse du fil (
viter) ou des couches incompltes qui vontdsquilibrer et faire
perdre un peu de place, mais aussi des isolants complmentaires.A
priori a devrait aller on va poursuivre. -Si vous deviez dpasser la
moiti de l'paisseurdisponible et tirer tout la puissance de votre
transfo, il faudrait faire trs attention car il y auraitun risque
de ne pas pouvoir finir les spires-)
Secondaire 1Courant 100mA tension 14 volt P=1.4VADiamtre fil
thorique de l'abaque 18/100 (que je n'ai pas), donc ce sera du
25/100 ! Nombre de spires =11sp/v*14v=154 spiresNombre de spires
par couche=25mm/0.25=100Nombre de couches=154/100=1.54 (arrondi
suprieur = 2)paisseur d'une couche
=25/100+8/100(isolant)=0.3mmpaisseur bobinage secondaire 1
=0.3mm*2=0.6mm
Secondaire 2Courant 1mA tension 10 volts P=0.01VADiamtre de fil
thorique (trs fin hors abaque) ici ce sera le fil le plus fin que
je possde 6/100,mais comme cela n'est pas matriellement ralisable
je mettrai du 25/100 !Nombre de spires =11sp/v*10=110 spiresNombre
de spires par couche = 25mm/0.25=100Nombre de couches
=110sp/100sp=1.1 (arrondi suprieur = 2)paisseur d'une couche =
25/100+8/100(isolant)=0.24mmpaisseur du bobinage secondaire 2=
0.3*1=0.6mm
Secondaire 3Courant 700 mA tension 1.8 volt P=1.26VADiamtre de
fil 0.48mm (arrondi 0.65 -je n'ai que cela-)Nombre de spires
=11sp/v*1.8=19.8 sp (arrondi 20sp)Nombre de spires par couche
=25mm/0.65=38Nombre de couches =20sp/38=0.52 (arrondi
suprieur=1)paisseur d'une couche =0.65+8/100
(isolant)=0.73mmpaisseur du bobinage secondaire 3=
0.73*1=0.73mm
Secondaire 4Il sera envisag sur la base d'un ventuel rglage du
secondaire 3, et suivant la place disponible
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Tous les calculs sont faits (ou presque) car il faut seulement
empiler toutes les paisseurs pourvrifier que tout rentre dans la
fentre !Reprenons dans l'ordre des calculs
:3.75mm+0.6mm+0.6mm+0.73mm= 5.68mm Ouf ! a passera et il restera de
la place puisqu'ilrestera 8-5.68=2.32 mm. (hauteur de fentre de 8
mm)
Cette place ne sera pas perdue pour autant, car on ralise
toujours une isolationcomplmentaire entre le primaire et les
secondaires, par un presspahn plus pais, ainsiqu'entre chaque
secondaire. On aura donc la place pour le faire, et j'envisage
galement desprises de rglage sur la tension de 1.8 volt (secondaire
4). Ceci pour pouvoir rgler la bonnevitesse du futur moteur. En
ralit je dciderai la dernire seconde en fonction de ce qui
resterade place ou comment se terminera cette dernire couche.
Voici un cas pour lequel j'ai prvu un rglage et qui va s'avrer
utile, simplement par le fait quele moteur est en courant continu
de trs faible tension 1.5 V et que dans les calculs on
ngligetoujours les chutes de tension des au redressement (pont de
diode 2x0.7=1.4 V). Dans ce casce n'est plus ngligeable car du mme
ordre de grandeur que la tension utile, donc cetteprcaution n'tait
pas superflue et devrait servir peut-tre ( confirmer).
5.4 Ralisation pratique
5.4.1 Ralisation d'un moyeu en bois et axe
Ce moyeu servira entraner le mandrin sur la chignole. Il devra
treassez prcis en dimensions mais surtout en alignement axial, de
faon ceque les spires soient rparties sans tourner "en patate"
relativement auxflasques.On percera bien au centre un trou bien
dans l'axe 5.5 ou 6.5 et onmettra un fort de 6 ou 7 enchss force.
Cela suffira entraner sansglissement le mandrin bobiner.
On vrifiera cet instant que le compteur sera dans le bon sens du
comptage, et on lepositionnera manuellement un "compte juste" pour
viter de faire des erreurs.
Vous pourrez bien entendu si vous tes trs adroit utiliser une
pereuse lectrique, mais avec lesmoyens d'un amateur, il est
difficile de s'en servir sans avoir un guide fil et un centreur
demandrin. Alors la vieille chignole main reste trs utile et je
n'ai pas trouv mieux ce stade de"mon industrialisation".
5.4.2 Dbobinage de l'existant et prparation
Il faut donc dbobiner l'existant en prservant TRES
"prcieusement" le mandrin en plastique quiva bien videmment
resservir. Pour vrification, j'ai tout de mme install le compte
tours sur lemandrin et dbobin en tirant sur le fil.J'ai eu termin
1140 tours alors que la mesure indirect avec les 20 spires avait
donn 1159soit (1159-1140)/1140=1.6% d'erreur ce qui me semble tout
fait honorable.
Je vous invite prparer ds maintenant les bandes d'isolants
inter-couches. Pour la largeur, ilfaudra prendre 27 mm et non 25
mm, (car c'est seulement les fils qui seront arrts avant lafin). Il
y aura au total 19 couches, mais il faut prvoir des "loups" et je
vous invite enprparer une bonne vingtaine.(Si vous n'avez pas
d'isolant plus pais entre bobinages, vous pourrez galement enrouler
deprfrence en continu, plusieurs paisseurs, dont la longueur sera
mesure au rel avec un boutde fil).(Vous pourrez prparer vos bandes
isolantes au massicot papier)La longueur des bandes doit
correspondre au primtre maximum du mandrin soit46+40+46+40=172 plus
le recouvrement soit environ 190 mm. Il faudra suivant
l'avancementdes couches couper de faon que le recouvrement rel ne
fasse que 2 5 mm environ, maispas plus, cause des surpaisseurs.
Tous les raccordements et surpaisseurs serontIMPRATIVEMENT raliss
sur les faces "visibles " aprs empilage des tles (l o il y a
lescosses). Il n'y a donc que deux faces possibles.On notera aussi
que le presspahn existant sera prserv et rutilis en isolant
mcanique pour ladernire couche.
On prparera cet instant des trous complmentaires pour les
diffrents secondaires dans lesflasques (trou avec un petit fil
chauff au rouge et aras avec un cutter pour liminer lessurpaisseurs
qui gneraient lors du bobinage)
5.4.3 Considration sur le Bobinage
Premire opration de bobinage laquelle il faudra donner toutes
lesattentions possibles, car le premier raccordement est situ tout
endessous de toutes les couches, et qu'un fil cass raz du mandrin
serait la
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fin d'une longue opration de bobinage et une grande
dception.
Bien qu'il n'y ait pas d'ordre dans le bobinage
primaire/secondaires sur le principe mme destransformateurs, j'ai
pour habitude de bobiner toujours le primaire en premier, car en
cas demauvaise prcision sur la tension secondaire, cela vite de
tout refaire,dans ce cas le primaire n'est plus recommencer, ce qui
est toujours pourl'amateur, un gain apprciable.
Il ne sera pas ncessaire de placer un isolant contre le mandrin,
maisseulement la sortie sur fil multibrins isol car un fil de
16/100 ne peutpas tre sorti directement sous peine d'tre cass.
(liaison soude l'tain) C'est la premire couche elle-mme qui va
assurer l'immobilisation de ce fil de cblage,par le serrage normal
des spires.Avant de dmarrer, ayez soin de prparer quelques morceaux
de ruban adhsif (appelsimplement "collant" par la suite) porte de
main pour arrter sans dtendre la tension du filet perdre des spires
bien alignes. La traction modre mais suffisante sur le fil assurera
la bonne tenue mcanique des couches lesunes sur les autres, et donc
assurera un bobinage mcaniquement stable.
5.4.4 Bobinage rel
C'est parti pour la premire couche spires jointives.Dbutez la
couche environ 0.5mm du flasque du mandrin (au lieu de 1 mm prvu,
car au furet mesure des couches cette distance va augmenter
!)Vrifiez que le compteur soit bien zro, sinon corrigez et faites
lapremire couche. Avant 0.5 mm du flasque arrtez et mettez un
collant.
A ce stade il faut annoncer tous les soucis de cette premire
couche. Lemoyeu en bois qui va entraner le mandrin du transfo est
petit et le percer exactement en soncentre et dans le mme axe relve
du miracle. L'enroulement du fil est donc trs dlicat raliseren
continu et spires parfaitement jointives. Sur d'aussi petits
moyeux, ilest toujours ncessaire de guider le fil la main, d'autant
qu'il est fin etque l'angle d'attaque assez vif entre chaque face
au dpart ne facilite pasun enroulement facile.Il faut aussi
souligner que ce guidage est aussi une manire de pousserles unes
contre les autres les spires, (avec l'ongle seulement) pour
avoirune surface bien homogne sans espaces entre spires.
Pourquoi c'est important ? Simplement parce que toute
modification d'paisseur se rpercute surla couche du dessus. Vous
verrez que vous ne pourrez jamais mettre lesspires escomptes sur
chaque couche. Il faut absolument travailler avec leplus grand soin
possible en vitant toutes les paisseurs diffrentes ou lesaccidents
de hauteurs sur une mme couche.Si toutes fois vous deviez avoir
quelques soucis, pour rectifier au mieux, ilest parfois ncessaire
de placer un isolant de couche un peu plus pais,car a aide
reprendre de meilleurs alignements des spires.Les spires jointives
sont thoriques, car vous ferez peut-tre quelques chevauchements.
Dans cescas, qui peuvent arriver, et pour ne pas recommencer une
couche, il faut "faire glisser" lechevauchement sur une face
externe et non entre les tles.De mme toute ventuelle casse de fil
sera rpare par soudure et isolantsur une face externe.Le "papier"
isolant (Kapton) inter-couche ne doit tre ni plus large ni
troptroit. Il doit tre calibr au plus juste et je dirais au 1/10 de
mm. Touteerreur se paye toujours sur les couches suivantes.
la fin du primaire, sur la dernire couche, prparer en pincement
SOUS quelques dizaines despires un collant pour prparer la sortie
de la deuxime extrmit duprimaire. Souder le fil de 16/100 sur un
fil de cblage. Pour ma part, ledpart du primaire a t ralis sur un
fil de cblage. La fin du primairea t sortie directementFaites comme
je dis, ne faites pas comme je fais!!!
Non pas tout fait, car dans ce cas prcis, je n'ai pas pris le
risque endbut de bobinage, mais je le prends la fin, uniquement
parce que, je dispose de cosses fixesau mandrin, et que je vais
souder IMMDIATEMENT le fil pour ne plus y toucher. (C'est unebonne
raison)
Terminer l'isolation de la dernire couche par un Kapton, puis
par un isolant carton pais pour
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viter tout amorage et rduire en mme temps les capacits
Primaire/Secondaires qui peuventparfois perturber mais assurer
aussi une stabilit mcanique plus leve.
Bobiner ensuite les secondaires 1 et 2 suivant les mmes rgles.
25/100 reprsente la limite dediamtre pour la sortie directe des
fils. On restera prudent tout de mme car cette section esttout de
mme petite pour une sortie.
Pour le secondaire 3, il n'y a pas de problme de fragilit de
section poursortir en direct, par contre le fil tant plus solide,
est aussi plus difficile placer spires jointives et il est
ncessaire de le tenir fermement l'aidede ruban collant ou coton
coinc sous des spires prcdentes. (Il fauttoujours anticiper les
sorties et prparer ces rubans de maintien qui sontde simples
collants si le fil est fin ou au contraire de vritables tresses en
coton si le fil est desection importante.
Le secondaire 4 non prvu initialement a t mis en ajustement de
tension et j'ai profit d'unecouche incomplte pour la terminer la
mme paisseur, car rendre un bobinage "bancal" esttrs ennuyeux, car
la difficult de bobiner augmente. (Ce n'tait pas le cas puisque
c'est ledernier bobinage. Mais on remarquera que tout lment
"bancal", a des consquences aussi surl'enroulement des isolants et
cre ainsi des zones vides (creuses) qui n'ont aucune
stabilitmcanique, puisque l'isolant ne touche plus alors la couche
en dessous).On terminera toujours par un Kapton et on replacera le
carton d'origine en protection mcaniquedes derniers bobinages.
Les bobinages sont maintenant termins, Vous aurez aussi remarqu
la grande longueur desfils de sorties. Le mieux et de les garder
ainsi car ce stade l'lectronique n'est pas encoreconue et il est
possible que le petit transfo soit directement fix sur le CI. Il
faut donc pouvoirl'atteindre de prfrence sans "raponce".On aura
galement repr les diffrentes sorties identiques (25/100) par une
couleur de gaine,cela vitera de rechercher par la suite.
5.5 Le remontage des tles
C'est maintenant l'heure de la vrit et on procdemaintenant au
montage des tles. Chaque tle "E" sera croise avec la prcdente, eton
ne place QUE les "E". Vers le milieu del'paisseur on placera 2 "E"
du mme ct pourpouvoir glisser ventuellement la (ou les)dernire(s)
tle(s) au cas ou cela force. Dans moncas a n'a pas t ncessaire car
le mandrin enplastique maintient bien ses
caractristiquesdimensionnelles, et tout est rentr juste sans jeu
niforage excessif.
(On regardera la photo du 5.1, pour comprendreque si a a t
facile, il y avait une petite cale en bois l'origine...On a donc
rien gagn mais aucontraire perdu un peu de place !)
Placer ensuite les 'I' dans les emplacements laisss vacants. Ces
tles sont dcoupes le plussouvent par emboutissage, et il reste un
ct lisse et un ct rugueux, essayer de les mettretoutes du mme ct,
car cela fait gagner un peu de place d'empilage.(Vers le milieu
vous aurez 2 "I" placer en regard des 2 "E")Prendre ensuite un
marteau et un bout de bois pour taper dlicatement toutes les tles
pourqu'elles soient bien alignes, mais surtout sans aucun entrefer
entre les E et les I.
Pour le placement dans l'trier, et suivant le nombre pair ou
impair de tles, rserver les "I" pourle ct "pinc" par l'trier et non
vers le bas. Cela vitera les vibrations et vitera aussi de
perdreles "I". Taper toujours avec un bout de bois pour que toute
rentre sans "matraquer" outremesure. Resserrer les cts latraux
l'tau et pincer lgrement les bords infrieurs qui avaientt un peu
"dtendus" lors du dmontage. (Vous pouvez galement "tricher" en
plaant une tlede plus au milieu pour avoir les 2 "I" ct trier).
Si votre transfo a des pattes l'querre et des vis c'est encore
plus facile, et dans tous les cas lebon sens fait toujours le reste
des oprations
5.6 Les mesures
Vous aurez constat que mme celui qui crit l'article ne peut pas
parfaitement grer l'espacedisponible et que les spires jointives
sont toujours assez faciles raliser, mais que les bords lesont
beaucoup moinsAu niveau de la place disponible, il m'en reste un
peu, mais pasexcessivement. Il est vrai qu' la fin, lorsque
leprimaire est ralis, au moins 90% du travail est
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fait. Le reste est vraiment trs facile d'autant queles fils sont
plus gros et en nombre de spires,beaucoup plus faible.J'ai mme pu
ralis pour le moteur de 1.5V unpetit bobinage complmentaire mettre
en srie ouen opposition pour pouvoir rgler finement latension, car
il est vrai que sur de telles valeursassez faibles, les erreurs
peuvent tre de 10%facilement, car 10 spires par volt, le rglage
sera plus ou moins une spire, donc plus ou moins 0.1volt ce qui
n'est pas ngligeable relativement cette faible tension de 1.5
volts. (Ne pas ngliger non plus l'extrme petitesse de cette tension
etles chutes de tension des diodes de redressement)
Ce bobinage tant le dernier, le transfo pourra ventuellement tre
re-dmont au besoin pourajuster le nombre de spires. Un bobinage
principal et un auxiliaire permet d'obtenir 4 tensionsdont 3 sont
utiles. Nominal, Nominal-Auxiliaire et Nominal+Auxiliaire
(Auxiliaire sans intrt ici)Il ne faut pas oublier que tout a t
calcul pour une puissance nominale et que l'on seraassez loin de
celle-ci. Pour les tensions 10 et 12 volts, les rgulateurs feront
le travail ncessaire,il n'en sera pas de mme pour la tension de 1.5
volts qui n'est pas trop facile rgler par unrgulateur et inutile
d'ailleurs. (Au pire, une rsistance srie sera prvoir pour
ajustement fin)
Mesure des Tensions et courants
A vide Up=228V Ip=11.9 mA soit 2.7 VA en courant magntisant et
pertesUs1=16.90VUs2=11.35Us3=2.06Us4=0.5V
En charge Up=228V Ip=27.4 mA soit 6.24 VAUs1=14.90 V sur 150
ohms soit ~100 mA ou 1.5 WattUs2=10.77 V sur 150 ohms soit 71 mA ou
0.76 WattUs3=1.86 V sur 2 Ohms soit 930 mA ou 1.72 WattUs4 non
mesur soit une puissance totale de 3.98 VA arrondi 4 VA
Pas d'chauffement anormal, pas de vibrations.Vous noterez que
les puissances secondaires sont exprimes en Watts et non en VA, car
lescharges sont des rsistances pures dans ce cas. (Cela serait la
mme chose en VA)N'ayant pas de possibilits de mesurer le cosinus
phi sur le primaire, il n'est donc pas possibled'en dduire un
rendement.On notera que les tensions secondaires peine plus leves
ont aussi pour origine un fil primairequi n'est pas parcouru par la
totalit de la puissance du transfo, et qu'ainsi les pertes
primairesont plus faibles.
Pour ces petits transformateurs, le rendement n'est en gnral pas
fameux ! Mais savoir faire unpetit transformateur est quelque chose
d'utile et une exprience que l'on oublie pas en gnrallorsque l'on a
but plusieurs fois sur la place disponible ou que la premire fois
on a voulu allervite et sortir un fil de 6/100 qui a cass raz du
mandrin (et au point du dbut de bobinage !)
Je conseille de garder en surveillance et en charge sous
tension, une dizaine d'heures ce modle.valuez la temprature et cela
devrait aller avec scurit pour l'lectronique, mais il estprfrable
de faire cette opration avant de griller l'lectronique!
5.7 Considrations complmentaires
Dcapage du fil maillLe dcapage de l'mail des fils de petites
sections est dlicat. J'ai pris l'habitude de dcaper aubriquet, ce
qui brle le vernis. Il faut ensuite enlever les rsidus avec un
"tampon gratteur". le filest alors parfaitement soudable .
ImprgnationUne fois tout essay au niveau de l'lectronique, vous
pourrez dmonter de nouveau le transfopour l'imprgner avec un vernis
isolant. De prfrence, prendre un vernis adapt ne propageantpas la
flamme, ni ne dgageant de vapeurs toxiques.
cran lectrostatiqueJuste aprs le primaire et aprs quelques
enroulements de Kapton pour parfaire l'isolation, vous
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Petits transformateurs, Calcul, ralisation et Exemple -
BRICOLSEC
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20:47:42]
auriez pu placer un cran lectrostatique. Ceci est reprsent par
une bande de feuille decuivre enroule comme un isolant mais surtout
veiller bien isoler les extrmits entre elles, (ildoit y avoir un
petit recouvrement ISOL) car autrement ce serait quivalent une
spire encourt-circuit !Vous placerez par soudure de prfrence vers
le milieu de la spire de cuivre, un fil vert jaune quisera runi la
masse (et sorti d'un ct externe). (Cette spire unique est le sige
d'une tensioninduite comme toutes les spires d'un
transformateur...)Je ne l'ai pas mis par paresse car ce n'est pas
vraiment ncessaire pour un petit appareil de cegenre. Mais vous
pouvez tre puriste et aller jusqu' la perfection.(Cela pourra vous
aider dansla rigidit mcanique du bobinage).
5.8 Conclusions de la ralisation
J'espre que les nombreuses photos vous aideront prciser
l'article initial et mieux comprendrecomment on ralise un petit
transfo.Je rappelle une nouvelle fois que le 230 VOLTS est trs
DANGEREUX et ces oprations sont faire avec prcaution et scurit. Si
lors des essais, les secondaires basse tension peuvent se promener
en l'air comme vous aurezpu le voir, le primaire est quant lui,
soud sur un cble secteur. Il serait prfrable de mettre la terre sur
la carcasse, cela vous protgerait si vous n'avez pasbien bloqu vos
spires primaires et que celles-ci vont "se promener" en frottant
sur les tlesLediffrentiel vous sauverait alors d'une mort certaine
!
Si cela vous a intress, alors il ne vous reste plus qu'
fabriquer une petite bobineuse capablenon seulement de raliser des
bobinages spires jointives, mais galement de raliser desbobinages
en nid d'abeille pour la haute frquence
6 Conclusions
Les transformateurs sont des lments trs fiables et on ralise
toutes les "pirouetteslectroniques" pour s'en passer, car ils sont
lourds, encombrants et chers.Tous mes appareils raliss avec
transformateur "maison" sont toujours en service, et les
transfosbobins manuellement pour beaucoup sont toujours en bonne
santLe transformateur qui alimentait le panneau solaire lors de sa
premire version analogique n'taitpas imprgn et tait simplement dans
un coffret l'extrieur. Il a fonctionn de 1984 2007sans
problmes.Vous pourrez aussi vous inspirer de cet article si vous
dsirez refaire un appareil dont le transfo arendu l'me, mais il
faudra beaucoup de soin et de la patience avant tout.Cet article
vous aidera aussi crer le transfo introuvable et que vous ne
pourrez vous payer entermes de ralisation par un bobinier. Ces
bobiniers qui "retapent" principalement les moteurs sont les seuls
professionnels aujourd'huiqui sont capables de faire ou refaire un
transformateur sur mesure. Ce mtier comme beaucoupd'autres est
aussi en voie de disparition, sacrifi sur l'autel de la
consommation stupide.
Bon ! Allez, vous prendrez bien encore une petite spire ?
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lokistagnepas) ____
Post par lokistagnepas 11:41 - ELECTRONIQUE / INFORMATIQUE -
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Tags : abaques, bobinage, couche, fer, fils, isolant, joule,
pertes, spires, tles
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Commentaires sur Petits transformateurs, Calcul, ralisation et
Exemple
transfo
tres instructif ! pedagogique et mthodique
Post par jigga, mercredi 15 avril 2009 | Recommander |
Rpondre
re jigga
Bonjour, Il est toujours agrable d'avoir quelques compliments et
de savoir qu'un travail serve quelque chose et la connaissance en
gnral.
Merci encore. bricolsec
Post par bricolsec, mercredi 15 avril 2009 | Recommander |
Rpondre
Bravo
Bonjour, Ayant dj rebobin deux transformateurs et quelques
bobines d'lectro-aimant, j'aidcouvert votre article qui m'a
vivement intress. J'ai donc pris la libert de me faire un
fichier ".PDF" en modifiant lgrement votre travail. Si cela vous
intresse, je peux vous faireparvenir ce fichier.
Si vous tes intress, j'ai ralis une station de pompage
automatise (sans automate !) quigre deux pompes (places dans une
cave et une fosse pour mcanique)...
Merci, au revoir et bientt Moums3
Post par Moums3, lundi 13 dcembre 2010 | Recommander |
Rpondre
Re Moums3
Bonjour, Mes articles sont libres d'accs et vous pouvez en faire
ce que bon vous semble. (Ils nepeuvent cependant pas faire l'objet
d'un quelconque commerce sans mon aval).
Pour le PDF, si il y a une demande, je vous contacterai. Merci
galement.
Clavier pc at et pic
16f877a
Led conome en
courant
Pannes lectroniques
courantes et|ou
Simulateur de
prsence pic 16f628
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2451, 2452, 2453... Meilleures salutations bricolsec
Post par bricolsec, lundi 13 dcembre 2010 | Recommander |
Rpondre
Surface volumique
Bonjour Bricolsec, Paragraphe 3.2.2, propos de la puissance du
transformateur : on cherche la compacit,le solide le plus compact
est la sphre, volume de la sphre : 4RRR/3, surface de la
sphre : 4RR donc le quotient de la surface par le volume est 3/R
(ou 6/D) donc la surfacevolumique augmente quand R dcrot ! Pour un
cube de ct a, on obtient pour la surface volumique : 6/a. En rsum :
plus la taille d'un transformateur est faible, plus sa puissance
est faible et mieux il serefroidit ! Je conviens que c'est trange.
bientt, Moums3
Post par Moums3, vendredi 17 dcembre 2010 | Recommander |
Rpondre
montre moi le calcul
quelle formule pour connaitre le nombre de spire par volte
Post par mukena, mardi 24 mai 2011 | Recommander | Rpondre
Re mukena
Mme si vous connaissez mal la langue Franaise, je suis en mesure
de comprendre uneformule de politesse dans une autre langue... Pour
votre question vous pouvez la poser Google avec "spires/volt", et
vous aurez la
rponse la premire ligne... Voir aussi :
http://bricolsec.canalblog.com/archives/2010/06/08/18190847.html
Post par bricolsec, mardi 24 mai 2011 | Recommander |
Rpondre
bonjour pourriez vous me dire si vous connaissez une personne
pour me rebobiner untransformateur qui a grill et qui a plusieurs
tensions que je ne peux pas retrouver chez un
fabricant. merci d'avance cordialement frederic
Post par frederic, jeudi 01 mars 2012 | Recommander |
Rpondre
Re frdric
Bonjour, Vous devez prendre les pages jaunes de l'annuaire pour
trouver un bobinier proche de chezvous. En gnral ils rebobinent
plus des moteurs, mais sont tout fait capables de
rebobiner des transformateurs. A titre d'information, il peut
parfois tre plus facile de refaire des tensions partir
destransformateurs standard. Meilleures salutations bricolsec
Post par lokistagnepas, jeudi 01 mars 2012 | Recommander |
Rpondre
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Petits transformateurs, Calcul, ralisation et Exemple -
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info transfo
Entretien des transfo
Post par Mahobli, dimanche 22 avril 2012 | Recommander |
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