Comment augmenter la puissance d`un transfo

Comment augmenter la puissance d’un transfo .
(l’idée : augmenter la section de son noyau)
Quelques manipulations à l’attention de mes collègues du forum usinage qui travaillent sur la mise au point de machines à
souder par point , faites maison avec des transformateurs récupérés sur four micro-onde HS .
Attention bricolage nécessitant patience et travail minutieux.
Tout électrotechnicien ou électronicien connaît la formule de Boucherot reliant la section fer d’un transfo. et sa puissance
S=1.32 racine carrée de P. (S est en cm2 et P en V.A), pour une induction de 1 Tesla ( que les tôles modernes peuvent dépasser)
D’après Boucherot ,pour un transfo de 25 cm2 cela donne 473.5 VA , et 1894VA pour 50cm2. En théorie quand la section du
noyau en fer doux d’un transfo double, la puissance potentiellement produite en sortie quadruple.
..
Voici ci-dessus en photo de gauche à droite mes 2 transfos aux tôles de même dimension , l’un de 12 cm2 de
section ( 3cmx4cm) que j’ évaluerai à 144 VA (12 fois12) et l’autre de 9 cm2 (3cmx3cm) à 81VA (9 fois 9).
Mesures avant démontage
J’ai poussé lors d’essais le petit à 99 Watts et le gros à 249 Watts ( avec une charge résistive : d’où les Watts et non des
VA).
Essais non destructifs car de courte durée (quelques secondes) , mais dépassant largement une charge permanente
correspondant à un fonctionnement normal .
Je m’étais fixé de faire baisser la tension en charge à 50% de la tension à vide . Je n’ai pu faute de charge suffisament
puissante ( ma résistance est une 100 W ajustable bobinée ) , faire baisser le petit qu’à 60% et le gros à 80%.
-Le gros : U à vide = 2x10.55V= 21.1V , et 16.8 V en charge pour I charge = 14.8A ( P= 16.8x14.8=248.64W)
-Le petit : U à vide
=13.8V , et 8.24V en charge pour I charge = 12 A ( P= 13.8x12 = 98.88W)
Section fil primaire du gros =0.45 mm, du petit=0.5mm. ( peu de différence : 10 % )
Section fil secondaire du gros =1.6 mm , du petit =0.85mm ( grosse différence :53% ---> d’où meilleure tenue en charge
du gros )
Consommation primaire à vide du gros = 65 mA
,
du petit
= 27 mA.
Impédance primaire du gros = 230 :0.065=3538 Ohms , du petit =230 :0.027= 8518 Ohms.
Résistance Ohmique primaire du gros
= 13.3 Ohms, du petit
= 14.3 Ohms.
Inductance primaire gros = 2.36 Henry , primaire petit = 2.80 Henry.( d’où conso. du gros > conso. petit ).
Inductance secondaire petit=12.6mHenry, secondaire gros =10.2mHenry( les 2 enroulements en série).
J’ai donc décidé de démonter les tôles des 2 transfos et les bobinages primaire et secondaire du plus gros , pour les
rebobiner ensuite sur une bobine de section plus importante : 7cmx3cm=21 cm2 et y intercaler les tôles des deux
transfos, pour faire un autre transfo, normalement plus performant .
Et vérifier donc s’il est possible d’augmenter la puissance nominale en gardant la même section de fil , voir si c’est
utile, voir rentable .
Voici ci-dessous le premier transfo démonté (le plus petit) 3x3 cm pour 81 VA environ .
Mode opératoire :
Enlever les boulons servant à serrer les tôles d’abord .
Mettre le transfo dans un étau et mettre une cale en bois dessous ( plus étroite de 1 cm que le transfo)
qui servira à maintenir le transfo en place lors du démontage, et y serrer doucement le transfo sur la
tranche des tôles ...
Désolidariser les premières tôles les unes des autres ensuite en les poussant avec un petit tourne vis
plat frappé par petit coups au marteau , si besoin est, passer une lame de cutter entre les tôles pour les
décoller si elles ont été vernies . .Tirer ensuite ,les premières tôles à la pince , délicatement .Après la
10 ème tôle c’est un jeu d’enfant …
Je n’ai pas gardé les tôles rouillées. Ici ce sont des tôles bleuies par traitement …thermique ou
chimique
Les tôles de ce transfo. font 0.4 mm d’épaisseur …il y-en a 75.
Elles ont des trous de serrage au milieu que n’ont pas celles du plus gros transfo ( nommé dans le
texte : premier transfo).
Pour des raisons liées aux propriétés magnétiques des tôles de chaque transfo , j’ai jugé préférable de
mettre celle du petit côté à côte , idem pour celles du gros …plutôt que de les intercaler .
De plus celle du deuxième transfo font 0.5 mm d’épaisseur , les intercaler avec les 0.4 mm du petit
transfo. m’a semblé un non sens technique …
Photo du haut : le gros transfo désossé et sa bobine encore pourvue de ses bobinages.
Les tôles sont vernies , il y-en a 77.
Photo du bas : les deux transfo désossés , la bobine du gros , et le fil du gros rebobiné sur un seau de
20 cm de diamètre .
Nombre de spires du primaire du gros transfo. , calculé à 638 pires , celles du secondaire comptées
de visu à 30 spires.
En haut le primaire en cours de rebobinage, ici la première couche .Du scotch papier a été mis entre
chaque couches primaire , idem au niveau du secondaire. Ce transfo au primaire devrait avoir environ
450 spires , et 2 fois 22 spires au secondaire.
Le secondaire de 1.7 mm de diamètre a été bobiné avec la technique « deux fils en main » , c'est-à-dire
côte à côte avec les deux fils bobinés en même temps et à la main , d’où le nom « deux fils en main ».
On voit que les grosses spires ne sont pas très jointives au secondaire, pour raison de déformation au
démontage et malgré un étirage au chiffon, cela n’a guère d’importance , pourvu qu’elles soient bien
plaquées à la bobine pour éviter toute vibrations/grognements en charge .
En haut mesure du courant primaire à vide : 54.7 mA sur le reconstitué.
On avait 65 mA sur le gros avant . En bas mesure de la tension à vide du secondaire , 10.63 V , pour
10.55 avant , on a donc gardé à 0.66% près la même proportion N2/N1 entre le gros transfo et le
reconstitué.
La variation venant probablement du changement de technique de bobinage du secondaire en « deux
fils en main » , contre enroulements superposés auparavant .
Mesure de la tension du deuxième enroulement 10.63V , la même à 10 mV près , que celle du premier enroulement , cette
variation mesurée étant due essentiellement à la variation de la tension du secteur 230V/50Hz.
La technique du bobinage deux fils en main permet d’avoir deux tensions identiques à moins de 0.1% près , ce qui peut
permettre de mettre deux enroulements en parallèle , sans trop de problème de désaccord de charge .
Attention si vous voulez essayer , à bien mettre entrées des bobinages ensemble , et sorties des bobinages ensemble .
Ce transfo a été testé jusqu’à 31.6 A sous 12.58 V soit à peu près 397 Watts si l’on accorde un déphasage quasi nul entre
courant et tension sur une charge résistive faible .
La formule de Boucherot vu la section de ce transfo donne 334 VA , pour une section de 21 cm carré .Rappel S=1.32 racine
carrée de P. , soit SxS/1.32 =P soit 21x21 /1.32=334 VA .
Ce transfo , pourrait-il fonctionner en permanence à ce régime , c’est à tester ... pour mesurer le mtbf (mean time before
failure)…temps moyen avant panne. Mais ce n’est pas mon but.
Il sera remonté sur sa carte électronique de convertisseur de tension 12 V continu en 220V 50 Hz ...où une puissance
moyenne de 150W lui sera demandée avec des pointes à 200 W.
Sur un transformateur ,il y-a toujours un écart , pour ne pas dire un grand écart , entre puissance nominale , puissance
maximale , et puissance au rendement maximum .Quand un constructeur donne la puissance de son transfo par exemple à
100VA sous 12 V , cela signifie qu’il garanti son matériel pour 1000 , 3000, 10000 heures de fonctionnement voir plus , à
cette puissance.
Ci-dessous les courbes tension et courant de mon transfo. dit « reconstitué » 300/400W.
Sur la courbe on voit que le courant passe brusquement de 7A à 13A , la charge n’a pas pu être progressive (par manque
de matériel performant : une simple résistance bobinée de 100 W , doublée à 200W par son point milieu de réglage ,avec
extrémitées schuntées).
Remarque importante :
on avait une tension en charge de 16.8V sous 14.8A pour le gros soit 248.64 Watts avant son désossage.
On a pour une même tension en charge voisine ( à 0.5 % près ), 16.9 V sous 15.5 A soit 261.95 Watts.
Soit 5.35 % de plus sur ce point de mesure .
Conclusion provisoire : pour le gros on avait sans doute cette mesure avec un début de saturation du noyau ( pas eu le
temps de regarder à l’oscillo…dommage), et pour le reconstitué la mesure était en faible saturation , soit pas saturé du
tout…d’où les Watts en plus  même si c’est pas flagrant, c’était le but .
Prochaine étape mesurer les performances de transfo. mo de même dimension ( avec oscillo. :pour voir quand il sature),les
désosser , rebobiner entrelacer les tôles , faire les mêmes mesures sur le reconstitué et comparer , avant et après.
35
30
25
20
Ampères en bleu
Volts en rose
15
10
5
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3
Série1 0 3 3 3 3 4 4 4 4 4 5 5 5 6 6 7 7 7 13 14 14 14 16 17 18 21 22 23 24 27 28 30 32
Série2 21 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 19 19 19 19 19 19 17 17 17 17 17 17 16 15 15 15 14 13 13 13 13
nom bre de points