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Limites des composants L et C

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Nos chers conducteurs, composants et produits si imparfaits !

Déformation du réseau sinusoïdal

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Signal redressé double alternance
99% des appareils électroniquesAlimentations d'ordinateurs, appareils hi-fi, TV, chargeurs de téléphones et autres... incorporent de nos jours une alimentation à découpage ! Ces alimentations déforment le réseau, nous allons le voir mais commençons par ce constat :
En bleu le signal filtré par des condensateurs après redressement double alternance d'un courant monophasé (marron hachuré)
Temps de travail réseau et condensateur double alternance filtré
Comme le démontre ce graphe, le condensateur ne sollicite le réseau R que lors des temps R en rouge, pour sa charge. Le reste du temps en vert, le condensateur C restitue son électricité à l'alimentation !
Intensité appelé filtrage monophasé double alternance
Le réseau n'est sollicité que pendant le très court temps en orange.
Cela provoque une pointe d'intensité I en rouge très brusque et élevée, générant des harmoniques (fréquences plus élevées que la source, ici 50 Hz ou 60 Hz) dues à la vitesse de montée de I. Harmoniques ⇒ parasites, perturbations !
Comparaison formes I, surfaces maximaux
Allure des intensités
  • Avec une intensité de charge en rouge, I sollicité uniquement lorsque U est maximum : cas réel
  • Avec un I idéal en vert, si la charge était répartie sur toute l’alternance... Cas idéal !
Les surfaces en verte et en rouge à droite sont identiques, l'énergie est la même.
Mais la conséquence sur la sinusoïde du courant des réseaux électriques est une déformation notableSinusoïde écrasée par charge capacitive lorsque U est maxi
En pointillés verts, la courbe idéale. En rouge, une courbe réelle telle que disponible partout où ne ne choisit pas correctement ses équipements...
...




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Correction par filtre actif et passif FPC, CFPFactory Power Correction ou Correction du Facteur de Puissance, à ne pas confondre avec le cosinus phi ! Ici on limite une déformation, il n'existe pas de déphasage temporel !

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PFC actif synoptique
Le synoptique ci-dessus représente le FPC actif qui comporte 4 éléments :
  1. R : le redresseur avec son traditionnel pont de diodes
  2. E : l'élévateur sollicité en début et fin d'alternancePFC pilotage de l'élévateur
    En marron, pointillés du haut : les alternances redressées
    Au milieu, en bleu : le pilotage de l'élévateur
    En rouge, en bas : la tension double alternance en sortie de l'élévateur !
    Notez qu'on est proche du maxi pendant la majorité du temps !
  3. F : le condensateur de filtrage
  4. D : l'alimentation à découpage
Comparaison des signaux PFC actif et passif
En rouge I sans correction du facteur de puissance (FPC/CFP),
En violet avec un PFC passif économique constitué d'un filtre LCPFC passif, schéma
Tout simplement en amont du redresseur
.
En vert le signal issu du FPC actif que l'on vient de voir ensemble !
Les alimentations à découpage sans PFC sont vivement déconseillées et à terme elles seront interdites, elles concernent les produits < 50 €...
Les alimentations à filtre FPC actif sont souvent > 100 € (tarif 2018)




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Limites en fréquence d'un condensateur !

Dans cette vidéo, le condensateur est en série avec la résistance. On observe l'évolution de l'impédance en appliquant un signal sinusoïdal évoluant en fréquence.
Rouge : tension aux bornes du condensateur, Bleu : tension aux bornes de la résistance


Limite HF d'un condensateur

Outre l'inductance des 'pattes' de condensateurs comme représenté ci-contre, l'inductance due à la spirale des modèles cylindriques, proche d'une bobine, est responsable de la limiteZ passe de capacitif à inductif vue dans la vidéo :

Incapacité de maintenir sa caractéristique physique de condensateur à partir d'une certaine fréquence...




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Limite en fréquence de l'inductance d'une bobine

Dans cette vidéo, la bobine est en série avec la résistance. On observe l'évolution de l'impédance en appliquant un signal sinusoïdal évoluant en fréquence.
Rouge : tension aux bornes de la bobine, Bleu : tension aux bornes de la résistance
Limite HF d'une inductance

Toute bobine est constituée de spires jointives électriquement isolées par un simple vernis isolant.
L'inductance de chaque spire devient minoritaireZ passe de inductif à capacitif HF sur la capacité parasite formée entre 2 spires à partir d'une certaine fréquence...

C'est pour cette raison que les spires des inductances conçues pour de hautes fréquences ne sont pas jointivesSpires non jointives et en parallèle multibrins
Les spires ne sont non seulement pas jointives mais multibrins isolés entre eux afin de limiter l'effet de peau et l'inductance parasite
Les inductances ainsi en // diminuent (L final = L unitaire / nombre de fils)
!




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Vidéo : la CEM existe aussi en 50 Hz !


Eviter tout fil, à cause de son inductance propre1 µH par mètre pour tout fil !, faisant l'aller-retour avec le condensateur.
La règle : 2 fils par borne du condensateur : 1 aller et 1 retour !




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Conséquences de c...


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Crée le 20 / 01 / 2017, der. màj le 17 / 07 / 2018 par : Guillaume (Guillaume DUPAS)
Contributeur Guillaume DUPAS Gu5835e07c1389f
Cours vu 5799 fois
Difficulté : ★★★★☆
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Gu5835e07c1389f
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