Les Capteurs à Effet Hall

TECHNOLOGIE des COMPOSANTS
en ELECTROMENAGER :
C’est une plus value nécessaire dans la
technicité des appareils actuels et à venir.
L’approche par la technologie permet de voir l’essentiel de
l’électronique sous un aspect simplifié, car de toute évidence
l’évolution nous y contraint malgré nous.
Devant la banalisation de l’électronique qui envahit de plus en plus le
domaine de l’électroménager depuis quelques années, pour des raisons
évidentes de prix, de simplification et surtout d’évolubilité possible dans une
même gamme d’appareils tout en offrant un taux de fiabilité sans cesse
accrue pour le consommateur, en réduisant sans cesse les consommations
d’énergie et d’eau avec en prime un confort et une aisance dans l’utilisation.
L’électronique n’apprécie pas les courts circuits et ne supporte pas non plus
les surtensions importantes. Savoir localiser l’origine des causes liées à
l’appareil par rapport aux causes extérieures ou indirectes ? C’est possible si
on sait reconnaître les composants clefs susceptibles de nous y aider. D’où la
nécessité d’un minimum de connaissance sur la technologie des composants.
Les avantages de l’électronique cependant sont incontestablement quasi sans
l’imites dans l’évolution du confort pour l’utilisateur, mais à l’inverse pour
l’après vente cela se complique un peu plus et les pannes aux quelles nous
avons à faire sont de moins en moins faciles à cerner malgré les programmes
test qui sont il faut bien le reconnaître, insuffisants dans certains cas.
La technologie des composants offre une aide supplémentaire dans la
compréhension, par le rôle qui incombe à certains composants, les déductions
deviennent plus rapides et les conclusions plus fiables. Certains éléments,
détériorés sont parlants pour ceux qui savent les interpréter selon les
dommages qu’ils ont subits. Connaître quelques notions sur les fonctions des
composants ne peuvent que être profitables dans la déduction des causes
possibles. C’est une aide complémentaire non négligeable.
J’attire vôtre attention sur le fait qu’il n’est nul question de prétendre à un
quelconque cours d’électronique, même si ça y ressemble un peu, le but principal est
de développer un sens de déduction utile dans l’orientation des recherches grâce à
des bases qui permettent d’accroître considérablement le savoir faire.
L’EFFET HALL
Il n’est pas inutile de rappeler de quel phénomène il s’agit pour mieux en
comprendre le principe dans l’application utilisée, dans nos produits.
1
Qu’est ce que l’effet HALL ?
L'effet Hall classique a été découvert par Edwin Herbert Hall en 1879:
Un courant électrique traversant un matériau baignant dans un champ
magnétique engendre une tension perpendiculaire à ceux-ci.
Ce qui revient à dire; Qu’il y a développement d'un champ électrique transversal
dans un matériel plein quand il porte un courant électrique si il est placé dans
un champ magnétique qui est perpendiculaire au courant.
L'effet Hall est bien sûr une conséquence de la force de ‘‘Lorentz’’
(ou Laplace) agissant sur les charges en mouvement.
Un déplacement latéral est imposé à la trajectoire, par exemple, des électrons de part
leur passage dans le champ magnétique. Dans le cas de matériau pour lesquels le
courant est entretenu par des porteurs positifs, la direction du champ est
inversée, ce qui nous procure un moyen de déterminer le signe des porteurs
dans un matériau quelconque.
Le principe de la force de LORENZ: L'action d'un champ de magnétique sur un élément
courant pour montrer que la force de Lorentz ne se manifeste que si les charges sont
en mouvement. La Loi de Lorentz définit l’Action d'un champ magnétique
uniforme sur une particule chargée en mouvement: Elle peut également être
mise en évidence à l'aide de la déviation d'un faisceau d'électrons. (Le fonctionnement
d’un tube cathodique, utilise ce principe) A. H. LORENTZ physicien néerlandais; est le
principal créateur de la théorie électronique de la matière. Les lois de Lorentz
décrivent le comportement individuel des électrons. Cette théorie électronique
permit à Lorentz d'expliquer un grand nombre de phénomènes, notamment la
conductibilité électrique des métaux, la dispersion chromatique de la lumière, et
surtout elle le conduisit à prévoir une modification de la fréquence des raies émises par
une source lorsque celle-ci est placée dans un champ magnétique suffisamment
intense (phénomène appelé plus tard effet Zeeman, du nom de l'élève de Lorentz qui
en démontra la réalité expérimentale en 1896).
L'effet Hall se manifeste donc lorsqu'un conducteur ou semi-conducteur est
parcouru par un courant quand celui-ci est placé dans un champ magnétique
et orienté de manière à être perpendiculaire à la direction du courant
LA DIRECTION DE LA FORCE MAGNETIQUE :
La technique de La règle de la main droite, est décrite ci-dessous:
Elle définit la direction de cette force, dite aussi force de Laplace.
(Marquis Pierre Simon de LAPLACE 1749-1827)
2
L’exemple typique de l’application de la force
électromagnétique, est le moteur électrique:
Représentation des lignes de force magnétiques :
3
Les Capteurs à Effet Hall
4
Un capteur à effet hall donne un signal lorsqu' il détecte un champs
magnétique ou une pièce métallique.
La tension de Hall et amplifié dans le capteur.
Cet effet porte comme le veut la coutume, le nom de son inventeur, plus exactement
de celui qui remarqua le phénomène en 1879.
Si un courant Io traverse un barreau en matériau conducteur ou semi-conducteur,
et si un champ magnétique d'induction B est appliqué perpendiculairement au
sens de passage du courant, une tension Vh, proportionnelle au champ
magnétique et au courant Io, apparaît sur les faces latérales du barreau.
Les électrons sont déviés par le champ magnétique, créant une différence de
potentiel appelée tension de Hall. Le champ magnétique déforme la trajectoire des
électrons car il engendre une force de LORENTZ. ( e )
Vh = Kh * B * Io avec Kh: constante de Hall, qui dépend du matériau utilisé.
La Constante de HALL étant inversement proportionnelle à la densité des porteurs, la
tension de HALL est beaucoup plus importante dans les semi-conducteurs que dans les
métaux. E- Lorentz
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L’effet ‘‘H A L L’’
et son principe de fonctionnement.
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Capteurs Hall
Quelques spécifications techniques de composants existants:
Tension d’alimentation : 5 V (4,5 à 6 V)
Densité du flux magnétique : sans limite
Sensibilité à 5V - min : 0,75 mV/gauss - max 1,72 mV/gauss
Courant d’alimentation : 9 mA
Résistance de sortie : 50 ohms
Température d' utilisation : - 20°C à + 85°C
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Les aimants pour capteurs à effet hall
Comme on l’a vu plus haut, un capteur hall ne peut fonctionner
que si il est soumis à un champ magnétique.
L’aimant permanent va de paire avec les capteurs Hall.
C’est en tout cas la plus simple des mises en œuvre pour provoquer l’effet Hall.
Une self à noyau peut également être une source de flux magnétique polarisé selon les
lois de Laplace/ Lorentz en fonction de l’effet que l’on veut obtenir.
De très nombreux domaines et les plus variés, emploient la technique Hall, comme la
recherche en physique, géophysique, l’astronomie, la robotique et l’industrie, sans
compter le domaine des mesures des courants marins et toute sorte de mesures liés
aux champs magnétiques.
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Les propriétés magnétiques des métaux
Juste pour information :
Tout comme le courant électrique, nous ne pouvons que constater les effets du
magnétisme. Nous ne pouvons pas voir les lignes de force qui existent autour
d'un aimant. Les propriétés magnétiques de certains matériaux sont dues
à la rotation des électrons sur eux-mêmes dans l'atome.
Ce phénomène est appelé ‘‘SPIN’’.
Pour expliquer ces différents types d'aimantation, il faut considérer le moment
magnétique de chaque atome et celui d'une parcelle de corps comprenant un grand
nombre d'atomes.
Les matériaux magnétiques sont classés en trois principales catégories.
1. Matériaux ferromagnétiques : Ils peuvent être fortement magnétisés.
Leur aimantation persiste plus ou moins lorsque le champ magnétisant est supprimé.
Exemples: Fer, Nickel, Acier, Cobalt.
2. Matériaux paramagnétiques : Ils s'aimantent faiblement dans le sens du champ
magnétisant. Leur aimantation cesse dès que le champ magnétisant est supprimé.
Exemples: Aluminium, Platine, Manganèse.
3. Matériaux diamagnétiques: Ils s'aimantent faiblement dans le sens opposé au
champ magnétisant. Leur aimantation cesse dès que le champ magnétisant est
supprimé.
Exemples: Cuivre, Zinc, Or, Argent.
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Les applications dans les produits.
Les capteurs à effet hall (capteurs 3 Fils) sont utilisés essentiellement sur nos
pareils de haut de gamme pour le contrôle tachymétrique permettant un asservissant
de tous les instants de la vitesse de rotation d’un moteur.
Présents sur tous les lave linges possédant une régulation électronique du moteur
depuis la V700 ou WV8500 (gestion et commande électronique) sortie en 1980.
Au début des années 90 l’usage de la tachy Hall a été utilisée que sur les
appareils de haut de gamme, comme la WD(séchante) WFS(non séchante) ou la top
électronique la série WP78 etc…
Ce signal, issu de la ‘‘tachy’’ comme on l’appelle dans notre jargon, est une information
en fréquence, il s’agit d’impulsions dont la tension varie entre +5V et 0 V uniquement.
C’est en tout cas l’une des premières applications technologiques de ce type
sur nos lave linges.
Contrairement aux tachymètres à deux fils qui fonctionnent comme une dynamo, et
qui génèrent une tension proportionnelle à la vitesse de rotation, les tachymètres a
effet hall (trois fils) fournissent en sortie une tension fixe (+5V) dont les
impulsions sont par contre proportionnelles à la vitesse. On en déduit que la
relation impulsions par rapport à la vitesse se modifie, ce qui revient à dire que si
durant une seconde les impulsions ont augmentés, la fréquence du signal a augmenté.
On en conclue donc que l’électronique gère soit un signal en tension si l’on a une tachy
deux fils où un signal de fréquence si on a une tachy-Hall à trois fils.
Après le contrôle tachymétrique, une seconde application est apparue dans le
positionnement du tambour sur nos Lave Linges TOP.
Contrôle tachy et posistop (positionnement de la trappe d’ouverture) sur les LL TOP.
L’utilisation de la tachy Hall s’accompagnait de moteurs universels sur ces gammes
d’appareils, généralement fonctionnant en courrant continu (redressé) pour réduire le
sifflement induit par le collecteur.
En effet la particularité des moteurs à collecteurs réside dans le fait qu’ils peuvent
fonctionner aussi bien en alternatif qu’en continu.
En intercalant simplement un pont de diodes dans l’alimentation du moteur.
La différence de bruit générée est flagrante.
Le sifflement s’en trouve considérablement atténué.
Avec la parution du lave linge ‘‘QI’’ qui est une véritable vitrine technologique,
les premières versions (2001) utilisent pourtant une tachy classique « 2 Fil »,
ce qui est surprenant mais en même temps s’explique par l’évolution de l’électronique
qui est de plus en plus compacte, plus condensée et surtout plus performante.
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La ‘‘QI’’ nous révèle une troisième application, qui est utilisée pour la mesure du
débit d’eau.
L’apparition du débitmètre nous montre un autre aspect de l’utilisation possible de
capteur a effet hall.
(Pour information il existe aussi des débits mètres utilisant un ILS à la place
d’un capteur Hall, ils fonctionnent tous deux sur le principe d’un signal
impulsionnel dont la fréquence varie avec la vitesse rotation)
L’électronique enregistre les variations (=débit ce qui confirme le passage de l’eau)
et compte ensuite le nombre d’impulsions nécessaires au remplissage.
(Le nombre d’impulsions est établit par le constructeur au concept de l’appareil, lequel
tient compte de la quantité d’eau voulue et du débit du circuit hydraulique)
Depuis 2001, de nombreux de nos appareils en sont équipés de débit mètres,
les L.L. mais surtout nos L.V. à partir de 2005.
11
Les interrupteurs à lames souples,
également appelés ‘‘I L S’’
Les interrupteurs à lames souples,
‘‘I L S’’ en abrégé sont en fait deux lamelles
de contact qui s'attirent en présence d'un champ magnétique de sens
quelconque le tout dans un tube de verre.
C’est un contact mécanique sensible a un champ magnétique.
Un ILS se présente en général sous la forme d'un petit tube de verre. Ce tube,
rempli de gaz inerte, renferme deux petites lamelles flexibles en acier traité,
souvent plaquées rhodium ou or, de façon à optimiser la qualité du contact.
En fait, toute l'originalité de l'ILS vient du fait qu'il est activé par un champ
magnétique (aimant ou bobine) qui va provoquer le collage des lames souples. Un
aimant, comme chacun sait, possède deux pôles, un pôle nord et un pôle sud ; on sait
aussi que deux pôles identiques se repoussent mutuellement et deux pôles opposés
s'attirent. Un aimant crée un flux magnétique que l'on matérialise par ce que l'on
appelle des lignes de champ, qui vont du nord vers le sud. Le principe de l'ILS est fort
simple, puisqu'il est basé sur ces caractéristiques: en présence d'un champ magnétique
de sens quelconque, les deux lamelles de contact de l'ILS s'attirent. A l'état "repos",
les lamelles, bien que très proches (2 à 4/1 0 de mm) ne se touchent pas, le circuit est
donc ouvert.
Sous l'action d'un aimant, les lignes de champ de celui-ci vont être
"canalisées" par les lames de l'ILS qui vont s'attirer et le contact sera fermé.
L'opération fonctionne tout aussi bien si l'on inverse les deux pôles, c'est
pourquoi on n'a pas à se soucier du "sens" dans lequel est présenté l'aimant. Le métal
des lames n'étant pas rémanent, elles se décollent aussitôt que le champ magnétique
devient inférieur au seuil d'excitation.
Idéal pour les faibles signaux qui ne sont pas altérées par l’oxydation et
surtout l’avantage de pouvoir utiliser l’aimant en zone immergé et totalement
isolé par rapport au contact.
Lequel peut être utilisé en basse tension où en tension de réseau 240V avec une
totale sécurité d’isolement.
ILS de types divers de 4 A (diamètre 5 mm) à 0,l A (diamètre 1,7).
L'avant-dernier est à contact inverseur 0,5 A diamètre 2,3 (contact repos sur patte longue).
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Un I L S est caractérisé par sa fiabilité, par son pouvoir de coupure, son temps
d'enclenchement et de déclenchement et sa capacité de charge de courrant admissible.
Fiabilité car les contacts sont protégés contre l'oxydation dans un tube de
verre rempli de gaz inerte. (Aucune oxydation possible du contact)
Le pouvoir de coupure (appelé aussi extra courrant de coupure qui est d’autant
plus important que le circuit est selfique) correspond à l'ouverture des contacts et de
la destruction partielle des surfaces de contacts donc du courrant maxi qui peut varier de
100 mA à 4 A pour les modèles courants.
Le temps d'enclenchement correspond au temps mis par les lamelles pour entrer en
contact lorsqu'un champ magnétique est appliqué, le temps de déclenchement
correspondant au temps nécessaire au décollage des lames; à titre indicatif, le temps
d'enclenchement est de l'ordre de 0,5 ms.
La capacité de charge est sa puissance en fonctionnement en VA ou en Watt.
Ces caractéristiques sont variables d'un modèle à l'autre, mais généralement les types qui
se prêtent bien à nos applications admettent des tensions de 24 à 230 V selon les
modèles. modèles.
On trouve également sur le marché des ILS inverseurs, qui possèdent non pas deux
lames, mais trois: deux flexibles et une rigide (contact repos) ; ces ILS sont pratiques
si l'on veut imposer une tension à l'état repos. Les ILS se trouvent dans tous les
magasins d'électronique, les aimants quant à eux ne sont pas toujours disponibles.
L'application la plus courante des ILS est dans le modélisme et alarmes.
Quelques aimants de commande pour ILS : cylindriques diamètre 8 x 24 à diamètre 2 x 12
mm et parallélépipédiques de 7 à 20 mm de long sur 2 à 6 mm d'épaisseur.
L’usage des ILS dans l’électroménager est plus tôt restreint: Nous retrouvons ce
type de capteurs depuis très longtemps dans l’indication de sel régénérant, c’est
l’application typique qu’on rencontre sur un lave vaisselle.
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On utilise l’ILS en extérieur du bac à sel dont le contact sert à activer un voyant de
signalisation « manque de sel ».
L’aimant mobile est à l’intérieur du bac, collé sur le flotteur (sensible à la densité de
l’eau) qui par l’appauvrissement en teneur de sel fait déplacer le flotteur et l’action
magnétique de l’aimant change, le bac est toujours plein d’eau, qu’elle soit salée ou
pas.
Le même principe a été utilisé longtemps pour la détection du liquide de rinçage, il
est depuis quelques années abandonné au profit d’une lecture optique utilisant la
réfraction de la lumière. C’est un système infrarouge qui utilise la réfraction de la
lumière (qui absorbe ou réfléchit les IR) en fonction de la présence du liquide sur la
partie translucide du capteur.
L’électronique justifie et exige de par les très faibles courants (mA voir même µA)
utilisés pour les informations de consignes, l’emploi des capteurs fiables dont les
contacts se doivent êtres non résistifs et fiables. Ils ne doivent pas s’altérer avec
la chaleur, l’humidité, vibrations ni au contact de l’air.
Ce qui explique en partie pourquoi leur usage se généralise à des utilisations
jusque là inexploitées sur nos produits.
Dans certaines sondes de débit, on rencontre aussi les ILS, il existe toute fois une
deuxième version qui utilise un capteur Hall.
Les fours « ecoclean » utilisent pour la fermeture de porte un contact ILS sur
certains de ses modèles à la place du traditionnel micro-switch.
On retrouve l’ILS également sur les SL (T20) en indication de trop plein du corps de
pompe de vidange.
Certains réfrigérateurs utilisent à la place des inter de porte des contacts ILS.
***
Une parenthèse s’impose : Il est impossible de parler des relais ILS sans faire
le rapprochement avec les REED, cars ils sont semblables à très peu de choses
près.
Le Relais REED intégrée sous le format ‘‘DIL’’, c’est une évolution compacte de
l’I L S dont le changement d’état n’est pas effectué par un champ magnétique
d’un aimant mais par celui d’une bobine.
Le Boîtier intégré standard utilise pour de nombreux circuits intégrés le format
« DIL » à peine plus épais que les circuits intégrés utilisant ce type de boîtier, qui fut
élaboré pour les besoins électroniques destinés aux montages direct sur circuits
imprimés. Où encore quand l’emploi d’un aimant à proximité de l’électronique ne peut
pas être utilisé.
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Exemple de caractéristiques d’encombrement de RELAIS REED (DIL14)
15
Il existe également une multitude de types de relais reed dont l’application est
essentiellement industrielle, spécifique et particulière comme les commutations
hautes fréquences, les hautes tensions et bien d’autres.
Quelques exemples de spécificités dans la gamme de relais REED.
16
Les Varistances
V D R
(Protection, stabilisation et suppression des transitoires)
C’est le composant par excellence des protections de circuits électroniques.
IL EST PRIMORDIAL DE SAVOIR LES RECONAITRE.
Principalement utilisées comme élément de protection de composants de
commutation ou d'équipements pouvant être soumis à des perturbations électriques.
Les compositions les plus courantes sont l’oxyde de zinc et oxyde métallique.
Les VDR (Volt Dépendant Resistor) voient leurs impédances (normalement de
plusieurs Mégohms) chuter très fortement en présence d'une surtension (même très
brève), Son but est d’absorber les surtensions (pic de tension ou d’intensité) soit
en provenance du réseau EDF et à l’inverse les empêcher de passer sur le
réseau. Protégeant ainsi à la fois le montage contre les perturbations
(dans les limites spécifiées par le cahier de charges des caractéristiques fabricant) et
ainsi limiter les dégâts. La destruction de ce composant signifie dépassement
de la tension de service, autrement dit, une surtension importante.
Loi d'ohm
:
U
= R x I
Les varistances dépendent de l'intensité et de la tension d'utilisation .La tension de
protection de 250 V et la plus utilisé mais il existe aussi 14V, 30V, 1000V.
La résistance d'isolement est de 100 Méga-Ohm ou plus.
Le temps de réponse est inférieur à 25 milli-secondes (0,025sec).
La valeur est indiqué dessus avec un code article qui dépend des constructeurs :
Mais souvent la valeur de la tension peut apparaître:
Exemple V250 LA 10 ou S10 K250 ; la tension de protection est alors de 250 Volts .
Marquage qualitatif du fabricant :
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La varistance se monte en parallèle sur l'élément à protéger c’est un
composant INCONTOURNABLE pour tout circuit comportant une électronique
ou encore pour la protection anti-foudre, (surtension induite d’origine
électromagnétique) ou variations de tension réseau.
Son rôle premier est d’absorber les pointes de tension ou de courants.
(Protéger essentiellement l’électronique des perturbations)
La VDR ne constitue pas à elle seule une protection pour toute l’installation,
si la surtension persiste, il contribue de faire sauter le fusible si la durée en cas de
dépassement anormal de la tension, au delà de ses capacités il se détruit, ceci ne met
pas à l’abris pour autant complètement la carte électronique sur laquelle il se trouve.
N’oublions pas que la caractéristique d’un court circuit qui tend vers l’infini, car
la valeur de l’intensité ne dépend que de la résistivité des conducteurs électriques de
l’installation; le courrant I prend des valeurs de plusieurs centaines d’ampères
en une fraction de seconde. (on parle en milli, micro, voir nano secondes)
Ci-dessous; Représentation du phénomène de l’induction électromagnétique
à l’origine des surtensions induites très préjudiciables à toute installations ou appareils
comportant de l’électronique.
18
L’ORIGINE DES SURTENSIONS INDUITES
‘‘ Les Dangers des Surtensions induites ’’
Un coup de foudre indirect qui tombe sur le sol est l'équivalent d'une antenne
de grande longueur rayonnant un champ électromagnétique. Ce rayonnement
est d'autant plus important que le front de montée est raide (20 à 100 kA/ms), ses
effets se feront sentir à plusieurs centaines de mètres, voire plusieurs kilomètres.
Montée en potentiel de la prise de terre. (Delta U)
Un coup de foudre frappant le sol engendre la circulation d'un courant se propageant
dans le sol suivant une loi dépendant de la nature du sol et de la prise de terre.
Une différence de tension apparaît entre deux points du sol (tension de pas)
provoquant la montée en potentiel des équipements par les prises de terre.
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Les cartes électroniques comportent trois types d’alimentations possibles:
Soit une classique à transformateur avec redressement, où une alimentation
de type RC résistance+condensateur série ‘‘dites sans transfo’’ où encore
une alimentation à découpage, de plus en plus répandue, qui a l’avantage
d’être protégé contre les court circuits internes. (par limitation de débit)
Les électroniques sans transformateur, sont directement reliés au secteur via un
condensateur et une résistance série sont les plus exposées aux surtensions car
généralement dépourvues de fusibles sur l’alimentation (carte) elle même.
Exemples d’utilisation:
………………………………………………………………
……………………………………………………………
Utilisable pour les faibles couples moteurs, en mini ménager, aspi…etc
Localisation des VDR de protection ;
sur deux modules électroniques LV 1ere génération E et 2eme génération V.
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En 1972, les VDR à l'oxyde de zinc (ZnO) isolées à la poudre époxy,
élargissement de la gamme de 60 V à 460V et même 550V ont été introduites
sur le marché et depuis lors les VDR n'ont pas cessé d'évoluer sur le plan
technologique et l’usage de se diversifier:
(les compositions les plus courantes sont; oxyde de zinc et oxyde métallique)
Les varistances sont principalement utilisées pour la protection des circuits
électriques ou électroniques et dans les applications de réglage.
Les varistances, aussi appelées VDR (Voltage Dependent Resistor), présentent une
forte diminution de leur résistance en fonction de la tension appliquée, elles
sont notamment utilisées pour protéger les contacts. (Ecrêtage du courrant de coupure)
En exploitant cette caractéristique, on s’aperçoit vite que la VDR est très pratique dans
la suppression de pic de tension de faible durée aussi bien en protection de
l’alimentation que sur les composants internes qui sont susceptibles de les générer.
Exemple de caractéristiques fabricant, (extrait du tableau d’applications) :
21
Comme tout composant électronique, la température à
laquelle il est soumis, modifie son comportement ou ses
caractéristiques dans de fortes proportions.
(Tout composant électronique a une plage de fonctionnement donnée.)
Pour information ; les composants électroniques ‘‘standard’’ ont une plage de
fonctionnement courante de 0 à +70°C, des composants spéciaux ont une
plage pouvant aller jusqu’à +100, voir +125°C.
Tout fabricant propose toujours plusieurs séries qualitatives pour des applications
industrielles, scientifiques, militaires ou autres encore dont les plages de
fonctionnement sont élargies -40 à +85°C ou encore -65 à +150°C.
L’influence des Variations d’impédance V/i selon la température:
en exemple : SIOV-S20K275
22
23
VDR Extrait du catalogue constructeur RAYCHEM:
24
Applications et utilisations générales
des V D R .
(Volt Dépendant Resistor)
Il en existe de nombreuses versions pour des usages plus ou moins spécifiques.
Toute fois leur fonction reste la même avec juste quelques spécifications.
Parafoudres, écrêteurs, protections de surtensions, antiparasitage,limiteurs
d’usure de contacts de commutation (relais)… Ce qui les caractérise c’est
leur seuil de tension, leur temps de réponse ou rapidité, et leur temps
d’encaissement ou de absorption du courrant de pointe avant destruction,
(ou Claquage par Mise en Court circuit)
Les VDR Voient leur résistance fortement diminuer lorsque
la tension à ses bornes augmente. Celle-ci passe de plusieurs
mégohms à quelques dixièmes de ohm.
Cette caractéristique est très intéressante dans la suppression des surtensions
brèves de toute nature. Absorber une énergie sous-entend ici une
dissipation calorique, donc une capacité à encaisser une puissance
donnée. Plus le composant est gros et plus il est capable d’encaisser et de
dissiper d’énergie avant sa destruction.
Il existe différents et de nombreux modèles en fonction des perturbations
qu’ils doivent absorber pendant des temps relativement courts, de quelques
micro secondes, voir quelque centaines de milli secondes.
Les VDR classiques sont constituées de grains de carbure de silicium.
(il existe différents procédés technologiques selon les différents fabricants)
Elles sont principalement utilisées pour la stabilisation de tension, la protection
d'appareils contre les surtensions (Over Voltage Protection), parafoudre HT et
BT, extinction d'étincelles, les applications industrielles sont plus nombreuses
qu’il n’y parait comme la téléphonie etc...
Les VDR sont souvent utilisées dans des circuit comprenant des relais. Placées en
parallèle au contact du relais la VDR court-circuite la surtension qui apparaît lors
de l'interruption du circuit d'alimentation du relais et prolonge ainsi sa durée
de vie, mais aussi atténue les perturbation électriques nuisibles au
fonctionnement de l’électronique interne a un appareil ou au autre a
proximité de celui-ci. Leur usage s’applique aussi aux triac, on les rencontre
fréquemment montés en parallèle sur ses derniers, pour les mêmes raisons.
Une VDR qui est en parallèle sur l’alimentation nous permet d’affirmer que la
tension de service du composant a été dépassée. Le réseau EDF ou la ligne
sont en cause. Neutre mal serré et passage en 400V momentanément, travaux ...
Attention L’effet électromagnétique induit pendant les impacts de foudres se
superposent à la tension du réseau EDF. Dans ce cas bien sur, le problème est
indirect et simplement véhiculé par la ligne mais lié à un phénomène naturel
incontrôlable, la faute a pas de chance dans ce cas précis.
Par contre une VDR qui est à proximité de triac, relais, etc… incrimine en principe
uniquement le circuit environnant concerné par ce composant.
Ceci nous permet de mieux cerner l’origine d’une panne :
Un effet d’avalanche ou cascade de parasites violents est toujours possible,
(détérioration indirecte) mais cela nous permet déjà de déterminer si la cause vient
par le réseau EDF ou si l’origine de la cause est interne à l’appareil même.
25
V
D
R
Il est important de savoir les repérer et de les reconnaître,
les modèles sont aujourd’hui nombreux et très variés,
spécifiques et de formes diverses comme les actuels
composants CMS. (‘‘miniatures’’)
La plupart des modèles sont repérables au premier coup
d’œil, leur taille ou épaisseur peut varier selon le
constructeur et selon les caractéristiques.
C’est la seule chose qui nous permet de
déterminer indiscutablement si l’origine est
extérieure à l’appareil ou pas…
Il faut simplement localiser la VDR sur
l’alimentation réseau du module électronique
et voir son état pour être fixé.
Exemple :
26
V
D
R
Quelques exemples de VARISTANCES les plus utilisés sur les différents
modules électroniques que l’on peut rencontrer dans nos appareils.
type SIOV composant de fabrication (SIEMENS)
27
V
D
R
28
V
D
R
29
V
D
R
Variante miniature ‘‘C M S’’ pour circuit imprimés directement soudé sur
pistes. Ce sont les moins faciles a localiser que les précédents car semblable
à certains condensateurs de mêmes dimensions. Il n’y a que le marquage qui
les différentie…
On peut être impressionné par les intensités de claquage de plusieurs
centaines d’ampères pour des composants aussi petits. C’est lié à la fois aux
matériaux ou technologie utilisée et au temps de réponse, période pendant
laquelle reste fonctionnel et au-delà de laquelle il est définitivement détruit.
Moins de 10 nanosecondes, c’est quand même pas très long par rapport à des modèles
encaissant plusieurs centaines de millisecondes, voir la seconde. Un court circuit
engendre obligatoirement un échauffement que le composant doit absorber et évacuer
sinon c’est sa destruction (Modèles rencontrés sur les cartes d’appareils ménagers)
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LES FILTRES RC
L’association de résistance+condensateur constitue un réseau sélectif
de filtrage. ‘‘C’est l’ancêtre des varistances’’
Encore très utilisé de nos jours en antiparasitage des contacts ce coupure d’appoint,
très facile a câbler sur la source de nuisances. Pour être efficace le réseau RC doit
être monté au plus prés de la source. Essentiellement quand l’électronique est
éloignée du composant de coupure ou en adaptation post conception,
(modifications, évolutions etc…) Les suppresseurs d’arc (électriques) classiques
sont de moins en moins utilisés pour des raisons évidentes d’encombrement. On a la
même chose pour un encombrement plus réduit avec une VDR.
Leur existence est antérieure aux varistors;
C’est un réseau de résistance plus capacité montés en série qui constituent un
filtre sélectif dont la fréquence de résonance est fonction des valeurs de C et R
des composants.
(C’est une sorte d’entonnoir qui laisse déborder toute fréquences qui sortent du gabarit
pour traiter celles qui sont autorisées à passer et lesquelles se voient absorbées ou
fortement atténués, car le condensateur se comporte comme un court-circuit qui est
atténué par la valeur de la résistance pour limiter la vitesse ou la rapidité de décharge
du signal perturbant)
Les commutations de contacts, micro-switch, relais, ont une plage de fréquence pour
lesquels les valeurs optimales sont 0,1µF+100R . En voici un exemple ci-dessous.
31
De plus en plus utilisées dans tous les domaines, y compris dans
l’électroménager. La généralisation des displays et afficheurs a cristaux
liquides méritent quelques explications quand à leurs fonctionnements
et leurs avantages. LED; Composants par excellence qui allient une
très faible consommation à une fiabilité et une durée de vie plus que
honorable, 100 000 heures en moyenne, voir plus !!!
Leur applications ne cesse de se diversifier, l’avenir appartient aux LED.
32
Les diodes LED… (DEL)
Les deux abréviations LED ou DEL sont exactes.
Exactement comme pour les NTC / CTN ou PTC / CTP la première abréviation est
simplement anglo-saxonne et l’autre française.
D.E.L (Diode Electro Luminescente) en Français ou en Anglais D.E.L
( Light Emitting Diode) éclairent lorsqu' elles sont parcourues par un courant
Les
de l'anode vers la cathode.
La tension de seuil dépend de la couleur et donc de la composition chimique du
dopage. Une led se caractérise : par sa forme, sa taille, ses caractéristiques
électriques U et I, sa couleur (plus précisément sa longueur d’onde qui positionne sa
couleur dans le spectre visuel) et aussi son angle de diffusion en degrés.
Calcul de la résistance pour une led rouge: R1 =(V-Vf) / If, donc R 1= (12 - 1,8) / 0,02 =
510 Ω, bien souvent ont utilise une résistance de 470 Ω Iled = (12 - 1,8) / 470 = 21 mA =
(0,021A)
Comme toute diode, elle est
caractérisée par une tension inverse maximale admissible (reverse voltage) max Vr
et le courant max en pointe pour un temps très court IFSM. (Courant de pointe)
LED standard
Les LED rondes de diamètre 3 mm ou 5 mm comportent un plat sur la base pour
repérer la cathode (K) ou lorsqu' elles sont neuves la patte la plus courte = K.
La consommation maximale est d'environ 20 mA.
33
En moyenne on table plus tôt sur 10 à 15mA pour garder une marge de sécurité.
Une LED rouge avec 3 ou 4mA est déjà bien visible. Il va de soi que sa luminosité sera
proportionnelle au courrant qui la traverse. A la lumière du jour on distingue plus
facilement le rouge plus tôt que le vert.
Le choix de la couleur dépend de l’usage, de l’effet que l’on veut obtenir ou de la
normalisation imposant une spécificité comme dans la signalisation.
(Ex;Référence, validation, signal, oK= VERT//Stop, alarme, commutation= ROUGE etc.)
Il est toute fois possible de faire consommer à une LED classique ‘‘plusieurs fois’’
l’intensité maxi, à condition de le faire exclusivement en mode impulsionnel,
(série d’impulsions) limité dans le temps et en nombre d’impulsions.
Cela signifie que l’on pourrait alimenter une LED avec un courant pulsé de 100 mA
de valeur crête avec le facteur de forme suivant: Le courant MOYEN n’est que de
10 mA , mais la fréquence de répétition doit être telle que la LED puisse
refroidir entre deux impulsions.
Information donnée pour mémoire,
délicate à mettre en œuvre, et SURTOUT pour ne pas laisser croire que l’on peut
alimenter une LED 20 mA sous 100 mA de manière continue !
Il est recommandé de respecter les limites du fabricant, qui peuvent varier car on
trouve des LED spécialisées pour tout sorte d’usage a des prix intéressants.
Il existe des LED dites à très haute luminosité, pour des utilisations particulières où le
rendement lumineux prime ou la plus faible consommation. Leur utilisation se
généralise de plus en plus, dans tous les domaines d’application possibles, éclairage à
faible consommation et haute luminosité...
Petit Echantillonnage de quelques LED existantes.
(Les variantes sont nombreuses et de tailles aussi diverses que leurs formes)
LED de diamétre1,9 au pas de 2,54 mm
Les LED miniatures :
pour implantation directe sur un circuit ayant une consommation de 20 mA.
Les LED faible consommation ou haut rendement, elles consomment de 2 à 6 mA.
Les LED avec résistance interne : Avec ces LED vous n'avez pas besoin d'utiliser de
résistance extérieure, elles fonctionnent directement sur un tension de 5V ou 12V.
Les LED clignotantes : Ces LED ont un circuit électronique permettant le
clignotement avec une fréquence de 1 à 2,5 Hz/seconde. La plage d'alimentation est
de 3,5V à 5V et pour une utilisation avec des tensions supérieurs il faut ajouter une
résistance.
34
Les LED IR (Infra rouge): Utilisés en systèmes de télécommandes à distance ou
comme commande sensitive, dans les deux cas il y a toujours une LED émettrice et
une réceptrice.
Les LED bicolores , tricolores ou multicolores : Il existe des LED bicolores à 2 ou 3
pattes , avec 2 pattes la couleur est différente suivant le sens du courant(rouge,vert)
et avec 3 pattes la cathode est la patte commune au centre ; la
première patte est l'anode rouge et la 3éme l'anode verte ; si les deux anodes sont
alimentées cela donne une troisième couleur orange .
Les LEDS de formes spéciales : Les leds peuvent prendre toutes les formes ,
rectangulaire , triangulaire , carré , ronde ( différents diamètres jusqu'à 20 mm ) .
Des LED groupées par 7, 10, 15 ou plus et alignées verticalement forment ce que
l'on appelle également ‘‘Bargraph’’ . qui peut prendre différentes formes…
Un afficheur à LED regroupe 7 segments (led) et une led ronde pour le point. Il existe
de très nombreux Coloris et Tailles, cette technologie est supplantée par les afficheurs
LCD (à cristaux liquides, beaucoup plus économiques mais moins visibles dans
l’obscurité, sauf pour les versions récentes qui utilisent un fond clair et lumineux)
Un afficheur à matrice de points 5 x 7 comporte 35 LED rondes, 5 horizontalement sur
7 verticalement .
Ou
plus couramment des versions LCD (display a cristaux liquide) plus compacts et plus
économiques; Il en existe de nombreuses versions pour tous les domaines
d’applications, mesure, horloge, affichage de données, graphiques, symboles y compris
en électroménager de nombreux appareils utilisent ce type d’affichage.
35
LCD
LCD
Ses modèles a symboles sont a fond lumineux pour plus de confort. (SL,LV, B/S/H/)
Groupe de Led spéciales à haute luminosité, plusieurs applications professionnelles,
industrielles et automobiles trouvent déjà leur place sur le marché.
Leurs usage en applications domestiques commence à se propager, mais très
lentement.
(extrait du catalogue US)
L’emploi de LED a large spectre ouvre de larges possibilités technologiques et leur
usage tend à se généraliser dans la recherche, surveillance, analyses optiques,
distributeurs de billets, analyses d’eau potable, l’informatique et diverses applications
utilisant la lecture ou restitution visuelle, et bien d’autres encore...
36
Un échantillonnage du spectre des couleurs utilisées.
Toutes les led sont caractérisées dans les catalogues par leur longueur d’onde en mm.
En Commande IR l’usage des LED est assez répandu
en électroménager, chez beaucoup de constructeurs.
Les LED infrarouges ou diodes d'émissions s’utilisent beaucoup pour les
télécommandes IR de télévisions et chaînes hi-fi ou protections a faisceaux IR
surveillance IR video ou thermique et en électroménager très utilisé pour les
commandes sensitives des tables de cuisson sur le haut de gamme depuis de
nombreuses années.
Les LED réceptrices sont très souvent transparentes (cristal ou légèrement bleutée)
pour minimiser les pertes à la réceptivité. Les LED IR émettrices sont toujours très
foncées, presque noires d’aspect.
37
Utilisation:
Le principal avantage des LED, quelque soit leurs forme et caractéristiques,
est qu'elles ne ‘‘s'usent pas’’, elles sont moins chères que des voyants a
filaments, moins encombrantes, elles consomment surtout beaucoup
moins d'énergie et ont par la même occasion une très longue longévité
(donc fiabilité) avec les 50 000 à 120 000 Heures voir plus…
Mais l'inconvénient majeur pour les modèles courants ou standard est qu'elles
ne peuvent fonctionner qu'avec une faible tension, et qu'elles n'éclairent pas
beaucoup par rapport aux ampoules classiques.
Ce n’est plus tous a fait vrai de nos jours, la technique fait des progrès dans
tous les domaines électroniques. Il existe aussi des LED spéciales pouvant
fonctionner directement sur le 230V, en mode flash ou clignotant, et avec des
rendements lumineux très au dessus des modèles habituellement utilisés…
En règle générale il faut donc ajouter une résistance en série ou un réseau de
résistances (monobloc comprenant X résistances identiques) pour utiliser une LED
ou une série de led comme dans les displays par exemple.
En fonction de la résistance l'intensité et la luminosité varie, toujours notre
incontournable loi d’ohm.
38
Les DYSPLAY (afficheurs à 7segments) ont tendance à disparaître au profit des
cristaux liquides, pour des raisons évidentes de consommations. Pour afficher 88 sur
un 2x7 segments en comptant 5mA par segment cela nous donne 2x7x5=70mA.
Un afficheur à cristaux liquides se contentera lui de 2 à 5mA pour le même affichage.
Cependant les visualisations en plein jour ou en milieux à fort contraste exigent une
luminosité directe de l’affichage que seul les displays peuvent offrir. Les plus visibles
sont les afficheurs rouges, ensuite les couleurs oranges, et les moins visibles de jour
est le vert. C’est la principale raison dans l’utilisation des LED et DYSPLAY ROUGES
dans l’affichage des appareils.
39
HISTORIQUE
L’utilisation des led et displays sur les appareils
LL ,LV,et SL du groupe;
La première utilisation de LED remonte à 1980 pour les LL; V700, V721,
WV8500 pour les LV ; E700, WG6850 appareils entièrement électroniques
représentant le haut de la gamme de cette époque pour BOSCH et SIEMENS .
Toute la signalisation a été visualisée par des LED rouges et vertes de 3mm.
Ce modèle de LV a évolué à partir de 1987 au quel a été adjoint un double
display pour l’affichage du temps de lavage. SMS9122 et SN18 (78).
Pour les LL, l’affichage a display apparaît dés 1986 pour la WV8703 et en1988
sur les V7303, qui ont succédé à la générationWV8500, V721.
A partir de 1988/89 les LV a programmation mécanique, 1ère génération de LV
demi charge, les fameux ‘‘variato’’ (LPS) sont aussi équipées de displays pour
le départ différé et de led pour la signalisation du bandeau de commande.
Le LL frontal Séchant de la série WFT5, WD5 (avec prog. ) utilisait les led pou
l’indication du déroulement et de la sélection dés 1990, les secondes
générations versions avec display WFT21,WD61 (sans prog.)
Les LL TOP ont commencé à utiliser des LED et DISPLAYS à partir de la
gamme BALNEO à programmation HYBRIDE. Série P800=WOF1600, WP80800
depuis 1996, et avec display pour la série P900=WOK.. et WP9.. en 1997.
Les LL TOP de la précédente série, WOH7,8,9.. et WP77.. n’utilisait ni led ni
displays, malgré la gestion entièrement électronique du programme, le rôle
du programmateur mécanique étant surtout de positionner le disque
indicateur de programme. La série utilisait des voyants néon classiques.
Les LV de la série SE, SGS..depuis 1994/95 à programmation utilisent tous
des led ou led avec display. 1,2 ou 2 et demi digit.
Depuis 2000 les LV de la série HI SENS, utilisent des matrices pour l’affichage
en texte clair (en plusieurs langues) et du temps restant.
Le premier display a cristaux liquides a fond lumineux est apparu sur la
‘‘SUPER EUROWASHER’’ (WFR et WXLS) LL Frontal en 2000 et sur la série QI
dés 2001.
Sur les SL les LED ont fait leur apparition avec la gamme T10 pour les
WTL5200, WT7200 dés 1997 et les DISPLAYS sur les WTL5400, WT7400.
Les SL de la série ‘‘Maxx performance’’ depuis 2001,
(WTL65, WTXL25) apparaît avec un display a cristaux liquides.
La série T20 qui leur succède utilise des displays a cristaux liquides lumineux
a contraste accentué, de couleur jaune orangé.
Idem pour les LL WFX, WXLP remplaçant les super ‘‘eurowasher’’ ont aussi
des displays a cristaux liquides lumineux a contraste accentué, à fond de
couleur jaune orangé.
40
Sur les appareils de ‘‘FROID’’
l’utilisation des LED et DISPLAYS est également présente depuis le début des
années 80/81.
Le réfrigérateur congélateur (inversé) mono
compresseur+vanne à commande et gestion électronique totale dont
l’affichage des températures s’effectuait au travers une molette éclairés par
une led rendant l’affichage des degrés lumineux. Les fonctions marche, super
et alarme affichées par led, verte jaune et rouge. KG288s, KG328SEL…
A partir de 1984/85 apparaît sur les KGS37, KG37S.. ‘‘COMBI’’ à double
compresseur la signalisation de l’affichage de la température congel, se fait
sous la forme d’un baregraph à 7 led. (alarme ou led1+led2 etc..)
L’apparition des displays arrive avec la gamme confort, séries KKE… vers
1985/86. Retour au mono compresseur+double vanne et deux double display
pour le réfrigérateur et pour le congélateur.
Début 1989, sort la série KSU90, KS90U à quatre compartiments ‘‘no frost’’
avec affichage digital et gestion électronique.
Les appareils GAGGENAU comme le IK9.. et SK53. Faisait appel à une
technologie très sophistiquée dés les années1991. Affichage par display
éclairage des symboles par led sur les touches, commande par affichage
digitale, affichage des paramètres, défauts …pour les IK et sélection
sensitive à affichage LCD à cristaux liquides, des symboles et fonctions,
baregraph pour les sélections des températures pour les SK à partir de1993.
Pour les congélateurs armoires, GSS et GSU (NoFrost) l’apparition des
displays et led commence à partir de 1997. (Bandeaux ‘‘Soft line’’)
Les congélateurs coffres à affichage digital ou led sont les derniers à sortir
et les premiers font leur apparition vers 2001.
Depuis les années 2002/03 l’utilisation des displays se répand
progressivement de plus en plus sur toute la gamme. Jusque là réservé plus
tôt aux appareils de fin de gamme ou dits de standing, on retrouve également
des appareils de début de gamme avec une régulation électronique et
affichage par led sur le bouton rotatif…
En 2003 le combi inversé ‘‘COOL MEDIA’’ KGM39T.,KG39MT. affichage par
double display des températures sur bandeau, mais cet appareil se distingue
surtout par son téléviseur LCD de 15 pouces orientable latéralement et avec
télécommande, sur la porte du réfrigérateur. Le tout carrossé inox…
L’année suivante (2004) la gamme KGM, KG..M sort la commande tactile par
écran a cristaux liquides, avec affichage par symboles des fonctions, de leurs
déroulement, ainsi que les réglages de base. Différentes programmations sont
possibles voire même l’option domotique (internet)…
A partir des années 2000, période charnière à partir de laquelle l’usage des
led et de displays se banalise sur toutes les familles de produits GEM du
groupe. Les appareils de cuisson, fours et tables vitro (rad, ind..), Hottes,
climatiseurs, etc… Le PEM aussi n’échappe pas à ce phénomène d’expansion
technologique grandissant sur toute la gamme d’appareils.
41
Diodes et pont de Diodes.
Les diodes de redressement en électronique, sont des composants
incontournables, il en existe une multitude pour des applications.
Principe de fonctionnement des diodes de redressements.
La fonction d'une diode est de laisser passer le courant dans un sens, nous
disons qu'elle est conductrice c’est le sens passant ou sens direct et de bloquer le
courant dans l'autre sens. Nous disons alors qu'elle est bloquée. C’est le sens
bloquant ou inverse.
Le sens passant du courant est de l'anode vers la cathode et pas dans l'autre.
C’est la notion la plus importante. Les diodes sont caractérisées par la tension
de seuil de conduction, leur tension inverse maximale et l'intensité maximale.
Le rôle d’une diode est de laisser
passer un courant dans un sens et de le bloquer dans l’autre.
Dans la pratique, on compte 2 fois la tension de service pour
garder une marge d’isolement dans le sens inverse.
La diode conduit le courant en sens unique. Mais pour cela, la tension de
l'anode doit être de 0,7 V supérieure à celle de la cathode pour que la diode
conduise le courant ; cette tension s'appelle la tension de seuil.
Il y a donc deux polarités, la Cathode est toujours repérée sur tout composant, soit
par une bague de couleur ou le symbole K.
42
Il y a une tension de seuil qui apparaît 0,6 V à 0,7 V environ pour une diode
au silicium (0.4V pour une diode au germanium).
La zone où la diode est bloquée, c'est a dire Vd < 0.7V
La zone où la diode est passante, c'est à dire Vd > 0.7V
Dans cette zone, Vd reste proche de la tension de seuil (0.7V), mais augmente
légèrement avec le courant.
Le courant sera limité par le reste du circuit et ne doit pas dépasser la valeur
maximale supportable par la diode, au risque de détruire celle-ci.
Parmi les différents types de diodes
couramment utilisées en électronique,
Seulement trois nous intéressent directement, les diodes LED,
les diodes Zener et les diodes de Redressement.
Diodes LED,
Signalisation ou visualisation. (voir pages 32-41)
Diodes Infrarouges,
Servent pour transmettre des informations en émettant un
faisceau lumineux dans le spectre l'infrarouge non visible par l'œil. (voir pages 32-41)
Diodes Photosensibles, Transmission d’informations, sensible aux signaux lumineux.
Diodes Laser,
Transmission de faisceaux laser, mesure, recherche etc
Diodes signal rapides, Commutation rapide de faibles signaux, voir ultra rapide.
Diodes HF,
Spécialement conçues pour les très hautes fréquences
800MhZ voir plusieurs dizaines de GHz. (Gigahertz)
Diodes Schottky,
Diodes très rapides pour la commutation de fort courants, ce
qui augmente leurs rendement et limite les pertes par échauffement.
Diodes tunnel,
Quasiment plus utilisées de nos jours grâce à l’évolution
technologique et la miniaturisation.
Diodes varicap,
Se comportent comme des condensateurs dont la
capacité varie avec la tension de polarisation de la diode. (réglages de fréquences)
Diodes redresseuses sous vide, (lampe) Toujours utilisées en HT THT et en
amplification, et montages audiophiles à lampes ou sonorisation professionnelle.
43
Elles ne sont plus utilisées en THT-TV depuis leur transistorisation complète.
THT
HT(sono-pro et HiFi)
Diodes Zener,
Diode a effet de claquage conduit le courant comme une
diode classique mais aussi en inverse avec une tension de claquage précise, utilisée
comme tension de référence.
La fonction d'une diode zener est de maintenir une tension constante à ses bornes.
Ce sont des diodes stabilisatrices de tension.
Quelques exemples de normalisations de tensions de diodes zener, les versions supérieures à
5w existent mais n’ont pas un grand intérêt en électronique. On a très peu de chances d’en voir
pour une simple raison de surcoût disproportionné.
(Un transistor amplifie au besoin le courrant d’une zener pour un prix très inférieur)
44
Diodes de redressement et Ponts redresseurs;
(au silicium)
En redressement des tensions alternatives on utilise soit des diodes ou des ponts de
diodes, certains composants peuvent dissiper des calories importantes, dans ce cas
ils sont munis de dissipateurs. Il existe également des ponts redresseurs tri-mono
pour usage industriel, non représentés ici. (Une borne de plus, 3entrées et 2 sorties)
Rappel;
Tout composant électronique est soumis aux lois thermiques, il ne doit
jamais sortir de sa plage de fonctionnement sous peine de destruction !!!
45
Exemple de codifications ‘‘fabricants’’ parmi les références courantes, de diodes et ponts redresseurs.
Un peu d’explications du fonctionnement électronique sont
nécessaires pour la compréhension.
Toute fois la partie électronique pure n’est pas développée, ce
n’est pas le but.
Le redressement des tensions alternatives peut se faire de deux façons;
soit en ‘‘redressement’’ simple alternance ou double alternance.
46
Après redressement nous avons affaire à des sinusoïdes positives, à ce stade
on est loin d’obtenir un courant CONTINU SOUHAITE, pour cela il faut LISSER à
tout prix ses fluctuations, c’est le rôle de La STABILISATION qui s’effectue à
l’aide d’un condensateur dit de filtrage dont le rôle est de limiter l’ondulation
sur ses bornes, il est toujours de forte valeur et en parallèle sur l’alimentation
redressée. Autrement dit dés qu’il y a redressement du 50Hz
il y a forcement un % de résidu d’ondulation.
Toute tension redressée comporte donc une ondulation qu’il est impossible
de supprimer totalement, elle ne peut être au mieux, que fortement
atténuée. La seule source de courant véritablement continu vient soit
d’une pile ou d’une batterie. (Qui est une source d’énergie d’origine chimique)
Sans filtrage l’ondulation serait trop importante pour la plus part des besoins
électroniques. Elle peut être complétée par un système de régulation
INTEGRE ou à TRANSISTOR ce qui améliore encore la stabilité de la tension
mais en plus on réduit fortement l’ondulation résiduelle.
47
Le redressement simple (mono) alternance a l’avantage d’utiliser un secondaire
a enroulement unique et une seule diode. L’inconvénient est l’ondulation
importante. Convient aux alimentations statiques. (Très faibles intensités)
Le redressement double alternance (2 possibilités) est le plus performant,
l’ondulation résiduelle est réduite au minimum car l’alternance négative est
aussi redressée et intercalée entre les alternances positives. De forts courants
peuvent être délivrés. C’est juste une question de capacité de filtrage du condensateur;
On convient habituellement qu’un minimum de 1000µF par ampère est nécessaire.
Dans la pratique on s’accorde 1500 voir 2000µF par ampère, c’est préférable pour la
durée de vie du condensateur. Plus le condensateur est de forte valeur et moins il est
sollicité, ce qui réduit l’ondulation à ses bornes.
Le redressement double alternance avec 2 diodes impose un transformateur à
double secondaire. (2 enroulements Identiques en tension et intensité)
Le redressement double alternance avec 4 diodes (aussi appelé; Pont de GRAETZ)
ne nécessite qu’un seul enroulement secondaire, ce qui peut être un avantage. (La
taille et le poids du transformateur sont plus réduits, 1 seul enroulement
La formule permettant de calculer la tension après redressement pour les redresseurs
silicium est assez simple. (Valable pour une tension à vide)
Dans la pratique les alimentations après redressement sont munies de régulateurs
intégrés pour rendre stable la tension de sortie malgré les variations de tension sur son
entrée. Ils sont compacts, peu coûteux et très fiables. La plupart bénéficient de
protections internes contre les courts circuits et thermiques ce qui rend leur usage
quasiment incontournable dans toutes applications industrielles.
Alimentation basique et sans régulation.
Alimentation simple avec régulateur positif 8705 = POSITIF et 05 = 5V = indice de tension.
(Pour qu’une régulation puisse fonctionner, la tension doit être supérieure d’au moins 3 voir 5volt)
48
Voici quelques codes de marquage de régulateurs usuels qui nous permettent de les identifier:
Pour information, voici les formes les plus courantes utilisées en électronique.
A noter la signification du code (famille 78xx et 79xx: 78=positif, 79= négatif,
les 2 derniers chiffres donnent la valeur de la tension de régulation.
49
L’utilisation des régulateurs est présente sur toutes les cartes électroniques, et
pour plusieurs raisons; La stabilité de la tension est nécessaire aux processeurs et
aux circuits comparateurs (seuils de référence des thermostats électroniques,
tachymètres etc..) et également pour des raisons de filtrage avec forte réjection des
parasites secteur.
Exemple d’Utilisation type:
***
L’emploi de diodes en série, par contre est très utilisée, soit pour modifier un seuil
d’isolement (0,7V x Xdiode) ou plus couramment pour repartir les tensions d’isolement et
augmenter la marge de sécurité. Le seuil de conduction, 0,7v est lui aussi triplé dans l’exemple
et passe à 2,1V ce qui ne pose aucun problème sur les tensions élevées.
L’emploi de diodes en série, s’applique aussi aux diodes zener, Le montage des diodes en
série permet d’obtenir un équivalent en tensions qui ne sont pas disponibles, car les tensions se
cumulent. Sur des tensions importantes l’option de mise en série offre une sécurité
supplémentaire non négligeable pour l’électronique.
Pour ce qui est de l’emploi de diodes en parallèle, cette configuration n’apporte strictement
rien et ne présente donc aucun intérêt en électronique.
50
Les problèmes Thermiques.
Tout composant de puissance chauffe… on ne doit jamais
oublier. Il doit être maintenu dans une zone de température correcte de
fonctionnement, généralement 20 à 30°C au dessus de la température ambiante où on
prend habituellement le 25°C comme référence. La zone de destruction de ‘‘jonctions’’
de la plupart des composants de puissance se situe aux alentours de 110 voir 150°C.
(Généralement 45 voir 55°C sont couramment observées sur les
Triac, Thyristor, IGBT, Régulateurs, pont de diodes et tout
autres composants de ce genre) Il y a une marge entre 55°et
110°C certes, mais les autres composants ne supportent pas les températures aussi
élevés, c’est pourquoi lors des conceptions on dispose les composants qui chauffent de
sorte à ce qu’ils ne chauffent pas inutilement les composants plus sensibles.
Les composants de puissance, ont besoin d’évacuer ses calories, par
ventilation forcée où par dissipation statique à l’aide de radiateurs (dissipateurs) de
formes diverses.
Un composant qui chauffe anormalement (brûlant après un bref
temps d’utilisation) est donc synonyme d’anomalie et de
défectuosité.
Partout où il y a une forte sollicitation d’un composant, il y aura obligatoirement un
dégagement de chaleur qu’il faut évacuer.
Un triac, un IGBT… peuvent atteindre 50 voir 55°C en fonctionnement, c’est normal
pour des éléments de puissance quand la dissipation est calculée un peu juste.
En revanche s’il sont bouillants même après un court temps de fonctionnement c’est
plus normal du tout.
A noter;
Les séries standard des composants sont prévues pour fonctionner dans
une plage de températures allant de; 0 à +70°C, et les plages élargies de -20 à
+125°C. Les séries militaires ou très spécialisés ne nous concernent pas, il y a aucune
chance d’en voir dans les appareil ménagers. Leur plage est considérablement étendue.
Pour résumer les problèmes thermiques; On peut dire qu’un
composant ne doit pas chauffer anormalement, risque de détérioration, et à l’inverse
ne doit pas être soumis non plus à des températures négatives sous peine de
disfonctionnement voir de non fonctionnement total ou partiel de certaines fonctions,
comme des ratés d’amorçage sur un triac par exemple en dessous de +10° pour les
moins sensibles.
Le claquage définitif des composants de puissance est toujours
lié soit aux dépassements des températures d’utilisation des
composants ou aux surtensions qui dépassent les caractéristiques
d’isolement du composant.
Il n’y a pas grand-chose d’autre qui réduise la durée de vie des composants prévus
pour une ou plusieurs centaines de milliers de heures de fonctionnement.
Plus la marge de sécurité est grande, et plus grande est la
longévité des composants.
51
Les alimentations des
modules électroniques.
Toute ‘‘électronique’’ a besoin pour son fonctionnement
d’une source de tension continue, filtrée ou stabilisée selon
les besoins, mais surtout antiparasité.
Une alimentation (de Basse Tension Continue) se compose d’une tension réseau
abaissée à une tension exploitable selon les besoins, à 8 ou 15 volt (ac) qui est ensuite
redressée généralement par un pont de diodes (ou 4diodes montées en pont) suivi
d’un condensateur chimique de filtrage. (Pour info; On compte 1000µf minimum par
ampère utilisé, voir plus si la tension redressée doit être très stable)
Les processeurs n’apprécient pas trop les parasites et encore moins les
décharges statiques. Ce qui implique impérativement une liaison à la terre
‘‘obligatoire’’ par les normes électriques pour des questions de sécurité, mais aussi
par le danger que l’on fait courir aux processeurs , car les décharges statiques
peuvent se produire et détériorer le processeur ou simplement de le bloquer.
Ce type de pannes peut se manifester même après un an ou deux d’utilisation,
c’est plus une question de circonstances qu’autre chose.
Mais on est sensé de ne pas faire fonctionner un appareil ménager sans une
mise à la terre.
Certains circuits sont aussi sensibles aux polarités du secteur d’alimentation
réseau PH et N, surtout quand la terre est un peu résistive et il vaut donc
mieux les respecter, et ne pas hésiter a permuter les fil si besoin est.
LES DIFFERENTS TYPES D’ALIMENTATIONS.
Il en existe principalement trois types qui sont utilisées sur nos appareils.
Comment les localiser, et en quoi ça peut bien nous servir !
Tout simplement à comprendre les réactions et le comportement de
l’électronique, et nous orienter sur les causes possibles générant l’anomalie.
Ca donne une base de recherche logique car les symptômes ne sont pas les mêmes.
Les alimentations avec transformateur.
Il peut être un modèle moulé directement soudé au circuit imprimé ou extérieur au
circuit et fixé à proximité par souci de poids ou encombrement ou encore par manque
de place sur le circuit imprimé. La taille, dépend de la puissance utilisée.
L’inconvénient majeur est le poids du transformateur…
Il est fréquent de voir un fusible sous verre protéger le primaire du transformateur,
quelque fois il est intégré dans le transfo, directement. Dans tous les cas nous
retrouvons ; un pont de diodes, des condensateurs
52
Alimentations sans transformateur.
Appelées communément à réseau RC, ‘‘une résistance et un condensateur est inséré
en série sur le réseau’’, la capacité fixe et limite le courrant disponible. La résistance
limite les pointes de courant et limite le risque de claquage du condensateur qui doit
être non polarisé et supporter au moins 275VAC, ce qui correspond à un potentiel
de 650Vcc. Ici, Une diode Zener fixe la tension à 10Vdc qui est ensuite redressée.
Il est courrant d’avoir un régulateur CMS directement soudé coté pistes.
La tension limite d’un condensateur non polarisé peut être donnée soit en tension
efficace (Vac) ou en valeur de continue (Vcc ou V-) qui correspond aux deux valeurs de
crête. La tension efficace de service est habituellement de 230 voir 240VAC.
Leur utilisation est idéale pour des consommations faibles ou peu exigeantes
en intensité, ce qui limite leur usage. En effet elles ne permettent pas de disposer de
courants permettant d’alimenter des relais en nombre ou des displays.
Par contre lors que il s’agit de commander un ou plusieurs Triac elles sont largement
suffisantes. On les retrouve très souvent sur les platines des réfrigérateurs, plus
rarement sur un LV, mais il peut y avoir des exceptions.
53
Les alimentations dites à découpage,
Sont les plus répandues dans nos électroniques et les plus intéressantes à
tout points de vue, il est important de connaître leur principe de fonctionnement.
Presque tout notre matériel de lavage (LL, LV, SL) utilise cette technique.
Connaître le principe général de fonctionnement nous permet de déduire
certaines causes qui peuvent bloquer leur fonctionnement, comme la mise en
protection de l’alimentation par coupure de sa tension de sortie.
C’est souvent la conséquence d’un court circuit qui par un appel de courrant trop
important bloque l’alimentation pour éviter sa destruction. (Plus d’affichage, ni led,
plus rien ne fonctionne)
Ceci concerne tout élément d’un appareil qui fonctionne en BASSE TENSION.
(En somme, tout ce qui ne fonctionne pas en tension réseau 230V)
Les éléments de basse tension sont; CTN, CTP, Aqua-sensor, Opto-sensor, Tachy
Hall, Signalisations LED ou Display, bobines relais, Posistop Hall, Débitmètre, Capteur
de pesée…etc
Une alimentation a découpage fonctionne avec un courrant pulsé.
Le découpage s’effectue à haute fréquence ‘‘HF’’, dont la fréquence d’oscillation
se situe au minimum à 25kHz et peut aller jusqu’à plusieurs centaines de kHz.
On évite ainsi le bruit de sifflement et de vibrations de la self nécessaire à l’oscillateur.
Ce type d’alimentations n’apprécie pas trop les variations de fréquences réseau,
cependant elles fonctionnent dans une plage généralement de 45 à 60Hz mais stable.
Que l’on ait 49 ou 55 Hz ça ne pose pas de problèmes à l’électronique.
La sophistication d’une alimentation varie selon les besoins, les protections souhaitées, etc..
Le principal avantage des alim a découpage réside dans le fait qu’ils permettent
de se passer du lourd et encombrant transformateur, tout en disposant d’un courant
élevé, celui-ci ne dépend que des composants utilisés. Selon le nombre de relais ou
displays à alimenter.
Les alimentations à découpage se généralisent de plus en plus. Leur principal atout
est un rendement très élevé, un faible encombrement, un faible coût, fort
courant de sortie possible et protections internes diverses.
Il est très difficile de faire mieux.
54
C’est le meilleur compromis technologique qui allie un
rendement élevé et l’autoprotection contre les
surconsommations à moindre frais, moindre coût.
C’est vital dans une logique visant à réduire au maximum les consommations
d’énergie, les consommations propres des électroniques dépendent en grande
partie du rendement de leurs alimentations, le 100% n’existe pas et ne peut
pas exister, il y a donc forcément un peu d’énergie perdue.
Cette puissance perdue diminue sans cesse grâces aux composants qui
deviennent au fil des années plus performants.
Les points forts sont essentiellement la réduction de poids et d’encombrement
pour une efficacité et un rendement nettement supérieur, ce qui sous entend
moins d’échauffement et d’énergie gaspillée et dissipée.
Le rendement d’une alimentation a découpage est bien supérieur à celui d’une
alim classique. Il est de 80 à 90% et peut atteindre 97% contrairement aux
alimentations classiques qui ne dépassent pas habituellement les 60% et
péniblement les 75%, la différence est évidemment perdue par l’effet
thermique pour la plus grande partie et par l’électronique ensuite.
Elles contribuent donc à réduire la consommation propre de l’électronique.
***
IL n’y a pas de petites économies.
Les constructeurs l’exploitent bien, ce sont des arguments commerciaux de taille…
Un Exemple concret nous permet de mieux quantifier l’énergie perdue.
Les consommations sont différentes d’un appareil à l’autre, souvent données
pour moins de 20w en considérant que des modèles de GEM récents, la plupart des
appareils disposent d’un ‘‘marche arrêt’’ donc pas de consommation à l’arrêt.
Prenons 15W de consommation en veille certains appareils (départ différée ou fin
différée) au bout de 100heures cela nous représente 0,015kw x 100 = 1,5kw/h,
pour 1000heures cumulés cela donne; 0,015kw x 1000 = 15kw/h.
C’est d’autant plus significatif qu’il y a plusieurs appareils ménagers chez le client; les
tables de cuisson sensitives, les fours électroniques et micro ondes avec affichage de
l’heure sont en consommation permanente même à l’arrêt, cette consommation
est un peu plus importante. En gardant comme référence de calcul nos 15W pour
1000h, et en admettant qu’un client possède; Un four, un LL, un LV, un SL et une
table de cuisson sensitive, nos 15kw/h sont multipliés par 5 ce qui nous fait 75kw/h.
75kw/h au bout de 1000h, sans aucun fonctionnement, uniquement en veille !!!
Ceci nous démontre bien que toute consommation prend vite de l’importance.
55
Un quatrième type d’alimentations commence à
apparaître peu à peu sur certains appareils.
LES ALIMENTATIONS DE PUISSANCE TRIPHASES.
(On peut aussi dire Mono+1 pour éviter toute confusion)
L’évolution.
La technologie évolue sans cesse, ce qui paraissait utopique il y a encore
quelques années devient une réalité et une suite logique, dans un contexte
économique visant une réduction des coûts permanente.
Les avantages sont nombreux.
Une réalisation d’alimentation à découpage de puissance est le meilleur
compromis actuel, rendement élevé, faible encombrement et coûte nettement moins
cher que la réalisation d’un enroulement de déphasage supplémentaire et autres relais
de démarrage sur un concept moteur, parfois un condensateur est également
nécessaire. Les moteurs monophasés ont un couple inférieur au triphasé.
(Comparaison à tension égale bien entendu)
LE TRIPHASE; Est, et a toujours été le meilleur compromis au sens électrique pur dans
le rapport entre une puissance maximale, couple maximal, et encombrement qui va de
paire avec poids, de plus le courant est inférieur par rapport à une version monophasé.
Les couples des moteurs sont donc plus importants pour un poids inférieur.
Ce qui implique aussi une réduction sensible de la consommation électrique.
Un moteur triphasé se compose; De trois enroulements identiques qui peuvent se
permettre d’être réalisé en diamètre plus fin. D’où un gain en poids, matières
premières et volume de l’ensemble de la réalisation du moteur.
Ceci est facilement compréhensible; En prenant trois champs magnétiques
identiques d’un moteur TRI, l’équivalent en version MONO devra fournir avec deux
enroulements un champ plus intense, soit avec un bobinage plus important où avec un
courant plus intense ou encore une tension plus élevée, électriquement parlant il n’y a
pas d’autre possibilités.
(Ce qui implique des fils plus gros, un stator rotor et un plus conséquent, pour
canaliser un flux magnétique plus élevé, et donc un poids également plus important)
Un autre avantage de taille, il est très facile d’inverser le sens de rotation
d’un moteur tri il suffit d’inverser deux fil pour inverser le champs tournant,
ce qui n’est pas le cas d’un moteur mono simple à deux enroulements + condensateur,
car le sens du bobinage donne le sens de rotation. En mono si on veut pouvoir inverser
le sens il faut trois enroulements où l’on utilise deux enroulements directement et le
troisième déphasé par un condensateur.
Le principe est un judicieux compromis entre Une alimentation à découpage
de puissance et un générateur de la 3e phase (Mono+1=3) qui est réalisé
grâce à une électronique miniaturisé fiable et bon marché.
Nous l’utilisons déjà depuis quelques années sur les LL-WQI et les Compresseurs de
notre matériel FROID, ainsi que la génération des moteurs SYBRUSIM qui arrive avec
mme des GV450 (LV) dans le second semestre 2006.
Avant d’avoir plus d’informations sur le fonctionnement, on peut dors et déjà
schématiser dans les grandes lignes son principe de base.
56
Il nous faut une 3e phase, ce qui n’est possible qu’avec l’électronique quand on part
d’une source MONO.
Il nous faut ensuite un autre concept moteur, beaucoup plus simple à réaliser.
Le reste est quasiment identique à ce que nous connaissons déjà.
1
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Prise secteur avec terre. Obligatoire par les conformités électriques
et indispensable pour le bon fonctionnement de l’appareil.
Cordon secteur conforme aux normes. Phase neutre et terre, un
appareil « Gros électroménager » doit être raccordé à une prise murale
directement, sans passer par des tripletes et autres multiprises.
Bandeau de commande de l’appareil. Tous les contrôles de choix et
des options de lavage sont accessibles soit par touches pour les
modèles à fonctions directes ou à travers un menu d’options + choix.
Electronique de puissance délivrant 3phases. Le module de
puissance est alimenté par le 230V secteur et génère électroniquement
la troisième phase. Le découpage angulaire entre phases est assuré
par la même électronique, qui pour le reste assure les mêmes
fonctions de régulation de vitesse grâce à un retour signal tachy.
Moteur triphasé. Moteur d’entraînement de ; LL, LV, Compresseur…
La Tachymétrie. Complètement indissociable de toute régulation
électronique de vitesse. C’est le seul moyen pour l’électronique de
connaître la vitesse de rotation du moteur.
Cordon des 3 phases. Nous avons plus que 3 fils désormais au lieu
de 4 sur un moteur universel classique qui pouvait posséder un
cinquième en cas de prise de champ stator. (au-delà de 1200tr/min)
57
GENERALITES sur les MODULES
ELECTRONIQUES
Sujet déjà abordé dans l’INFOFLASH du 25.09.2003
SYMPTOMES, REACTIONS et METHODOLOGIE.
L’approche des modules électroniques, est différente et pas
du tout la même qu’avec les programmateurs
l’électromécanique. Savoir interpréter les symptômes
devient plus facile et permet aussi d’être plus confiant
sur la validité du diagnostique.
De plus en plus les modules électroniques sont dotés d’alimentations internes dites à
découpage (basse tension). Leur faible consommation en fait des concepts
électroniques les plus économiques, car ce type d’alimentations a de nombreux
avantages, dont celui de la plus faible consommation.
Leur rôle est de protéger le module contre les surconsommations internes de tous
les éléments travaillant en basse tension. (Cette basse tension continue est variable
selon les modules et allant de 5V- à 24V-) Les microprocesseurs travaillent quasi
exclusivement en 5V mais pour les autres composants comme relais où les tensions
sont un peu plus élevées.
Lors d’une sollicitation excessive de l’alimentation basse tension du module,
celle-ci peut diminuer et parfois décrocher complètement et dans ce cas la
tension s’écroule complètement, limitant ou stoppant complètement le débit
de courrant. L’électronique privée partiellement voir totalement de la tension
continue indispensable à son fonctionnement protège ainsi le module contre
toute surconsommation interne qui pourrait le détériorer.
Dans ce cas, généralement AUCUN voyant LED ou DISPLAY ne s’allume, ou
très faiblement ou encore qu’une fraction de seconde, malgré la présence du
secteur 230V sur l’entrée de la carte électronique.
C’est la mise en autoprotection qui se traduit par les blocages des fonctions mais
dans ce cas sans aucune détérioration du module, une fois le défaut résorbé
l’électronique re-fonctionne ou re-démarre.
Ce n’est malheureusement pas le cas pour le reste des éléments qui sont alimentés
en tension réseau ‘‘230V’’ ! Là généralement on ne peut que constater les
dégâts, composants détériorés, pistes brûlées…plus rarement mais c’est
aussi une possibilité un triac peut être seulement fendu ou fissuré ce qui
n’est pas toujours visible à l’œil nu mais avec une loupe…
58
LES CONTROLES DE BASE A EFFECTUER SONT:
1°/ LA MISE A LA TERRE est à contrôler en PRIORITE, si elle est inexistante ou
mauvaise il faut le signaler au client et le noter par écrit sur le rapport
d’intervention, c’est une obligation. Attention: Le dernier intervenant engage sa
responsabilité, c’est lui le professionnel… La terre est obligatoire et indispensable à
tout appareil électroménager comportant une électronique de gestion. On risque une
détérioration de l’électronique à plus ou moins brève échéance sans compter les
risques d’électrocution que l’usager encourt en cas d’anomalie due à une fuite de
courrant par la masse de l’appareil.
La responsabilité de non-conformité après, incombe au client tout comme l’exclusion de la
garantie car le constructeur n’est pas responsable des installations non conformes car les
appareils ne sont pas prévus pour fonctionner dans ces conditions.
2°/ S’ASSURER de la PRESENCE du SECTEUR 230Vac sur l’entrée du MODULE.
Dés la mise sous tension on doit obligatoirement avoir l’allumage d’une led ou de l’afficheur,
même s’il n’y a pas d’autres fonctions après. Sinon il y a anomalie « mais » cela ne veut
pas dire pour autant que le module est en cause avant un minimum de vérifications.
C’EST le SYMPTOME TYPIQUE de MISE en PROTECTION du MODULE. Il faut observer le
circuit imprimé, et voir s’il n’y a pas de traces visibles de détérioration ou de court circuit qui
pourrait justifier le problème. Dans ce cas on peut considérer le module comme OK, du
moins pour l’instant.
3°/ LE REFLEXE SUIVANT DOIT ETRE; Si l’on admet que l’électronique est mise en
sécurité ou bloquée, c’est qu’on doit avoir un problème sur la BASSE TENSION,
probablement causée par un court circuit ou une mise à la masse, et donc en toute
logique on se doit de commencer les recherches de ce coté là. La méthode par élimination
est la plus simple et la plus rapide; et il suffit de les déconnecter un a un jusqu’à la
reprise ou déblocage du module.
Les éléments travaillant en basse tension sont principalement les suivants: TACHYMOTEUR, CAPTEUR de PESEE (wiq), PRESSOSTAT ANNALOGIQUE, DEBIT-METRE, CTN, PTC,
AQUA-SENSOR, OPTO-SENSOR, RELAIS-REED, AFFICHAGES A LED ou LED…le fait de
déconnecter le circuit en cause (élément+son câblage) permet de rétablir la basse
tension et la signalisation quasi instantanément.
Si on a toujours rien c’est déjà moins normal, ça devrait au moins s’allumer.
(On est censé à ce stade d’avoir vérifié la présence du 220V, et d’avoir fait un contrôle visuel
de la carte, et tout particulièrement des triacs, attention les défauts sont parfois visibles
qu’avec une loupe, et à l’œil nu on peut passer à coté !)
Si on est sur des contrôles effectués, là seulement on peut INCRIMINER
l’électronique et en déduire qu’elle ne fonctionne pas.
4°/ LES ELEMENTS RESEAU sont par définition tous ceux qui fonctionnent en
230Vac. Ceux-là par contre détériorent les modules car un court circuit à ce niveau détruit
définitivement le triac qui le commande ou les pistes imprimées. Rares sont les triac
remplaçables et fournis en pièces détachées, en tous cas pas les modèles miniatures,
appelées CMS. DANS CE CAS LA CARTE EST HS. Contrairement aux basses tensions
les éléments réseau détruisent les modules électroniques avec une aisance
déconcertante.
ON NE REMPLACE ‘‘JAMAIS’’ UN MODULE QU’EL QU’IL SOIT SANS AVOIR
DETERMINE AU PREALABLE LA CAUSE QUI A PROVOQUE SA DESTRUCTION, pour la
simple raison qu’on va faire subir la même chose au nouveau module. Soit très
rapidement ou dans les premiers cycles. La remplacer simplement sans AVOIR
CHERCHE pourquoi est inutile et pas sérieux.
59
5°/ SI UN MODULE EST DETRUIT IL FAUT IMPERATIVEMENT entreprendre la
recherche et localiser le circuit et l’élément en cause avant tout échange.
S’il y a destruction visuelle en un endroit quelconque de l’électronique, on se doit
d’en rechercher la cause avec tous les moyens à notre disposition, schémas,
observation visuelle d’éventuelles traces d’eau, d’usure de fil, le bon sens qui nous permet de
corroborer la finalité et l’origine de la cause. La connaissance de certains composants
permet de les localiser très facilement.
Comme toute méthode, elle n’est pas parfaite et on admet une marge d’erreur qui
dépend en grande partie des compétences de l’intervenant et surtout des données
fournies sur les circonstances ou conditions dans lesquelles le problème c’est
manifesté. Cette méthode donne quand même de très bons résultats, c’est en tous
cas le seul complément valable quand le programme sav ne peut pas nous
renseigner.
Il faut pister le défaut en quelque sorte, c’est à dire localiser l’endroit où le triac est
détérioré et suivre le câblage jusqu’à l’élément.
En cas de forte densité du circuit, qui ne permet pas de remonter vers le câblage
pour suivre un circuit, il faut se rabattre sur les correspondances désignant
l’affectation des triac ou relais.
L’élément peut être en cause, son câblage ou un court circuit indirect causé par une
fuite.
Se méfier tout particulièrement des PTC actuator, PTC boîte a produit qui peuvent
présenter des valeurs ohmiques correctes a froid mais descendre anormalement bas en
fonctionnement.
Une PTC incriminée se remplace d’office, après c’est trop tard. Attention aux
aiguilleurs d’eau sur les chauffe-eau qui fuit sous pression, là aussi le défaut n’est
pas forcement visible de suite mais après c’est trop tard. D’où l’importance de la
localisation des éléments concernés.
Les documentations techniques reprennent pour beaucoup d’appareils la
localisation et l’affectation respective de leurs fonctions. C’est plus simple à
déterminer, on sait de suite à quel élément le triac détérioré est affecté. Néanmoins il ne
faut pas oublier que le câblage peut être aussi en cause et donc à ce titre il doit aussi être
contrôlé.
Les éléments concernés sont; PTC, Actuator, Electrovanne dont la valeur
ohmique est anormalement basse, pompes, moteurs, micromoteurs d’aiguilleur…
6°/ Les surtensions, et les dégâts qu’elles occasionnent, se limitent en général aux
composants de l’alimentation du module et périphériques à l’entrée secteur de la carte. Ceci
sont assez facilement reconnaissables. Il y a toujours une VDR en entrée du secteur
sur la carte qui est estampillée 250 ou 275V, parfois 310V, qui représentent les
tensions maxi, au-delà desquelles ce composant se détruit. Son rôle est d’absorber les
surtensions de courtes durées….après il y a fatalement destruction. (Quelques micro, voir
milli-secondes) Ce qui implique, une origine obligatoirement extérieure à l’appareil.
Que cela soit dû à un problème EDF, de l’installation elle-même, ou encore imputable à un
orage, les dégâts sont là et l’appareil n’y est pour rien.
Les modèles avec transformateurs, nécessitent un contrôle de la tension secondaire, il peut
y avoir une coupure du primaire ou du secondaire sans qu’il y ait eu forcément de
surtensions. Surtout si la VDR est intacte.
En règle générale, un module sans défaut visuel apparent n’a pas de raison d’être
remplacé. Le programme de contrôle et les contrôles basiques sur les différents capteurs
(sondes, tachy, témoin de rinçage et leurs câblages etc) doivent être effectués préalablement.
Sinon on a de fortes chances de se retrouver avec le même problème après …
60
I G B T
Transistor bipolaire à grille isolée
L'IGBT, de l'anglais Insulated Gate Bipolar Transistor, ‘‘traduction’’ Transistor bipolaire
à grille isolée, est un interrupteur électronique utilisé dans les dispositifs de forte
puissance et en électronique de puissance. Ces caractéristiques font qu'aujourd'hui
l'IGBT a presque totalement supplanté les autres types de composants pour les
gammes de tension 600V à 3300V, et qu'il perce dans les tensions supérieures face au
GTO, ainsi que dans les tensions inférieures face au MOSFET, bien qu'il soit plus lent.
Les applications usuelles de l'I G B T sont; les onduleurs, redresseurs et ‘‘hacheurs’’
pour les alimentations à découpage et la ‘‘vitesse variable’’.
En somme dans tout domaine de commutation de courants ou tensions élevées.
C'est un transistor hybride, MOSFET côté commande et bipolaire côté sortie. Comme
un transistor à effet de champ, il est commandé par la tension de grille (entre grille et
émetteur) qui lui est appliquée, mais ses caractéristiques de conduction (entre collecteur et
émetteur) sont ceux d'un bipolaire.
Ceci lui donne le faible coût énergétique de commande d'un MOSFET, avec les pertes de
conduction plus faibles (à surface de puce donnée) d'un bipolaire. De plus, on sait faire des
IGBT de tension bien plus élevée que pour le MOSFET.
Comme le diagramme le démontre le courrant de commande est très inférieur pour les
transistors IGBT, 10 à 1000 fois selon le courrant et la fréquence de travail.
D’où l’intérêt de leur utilisation dans la commande de moteurs.
La deuxième caractéristique est l’isolement total de la commande par rapport aux broches
qui peuvent commuter des courants importants et des tensions de plusieurs kV.
C’est aussi la raison pour laquelle l’IGBT se retrouve dans la technique INVERTER des micro
ondes de dernière génération…la suppression du gros transformateur et une démonstration
de l’évolution technologique des composants grâce aux quels cela est rendu possible.
61
La TECHNOLOGIE
I G B T.
Ce sont des composants de puissance qui associent MOS et transistor BIPOLAIRE de
puissance. Ils cumulent les avantages des deux sans totalement éliminer les inconvénients.
Un IGBT type NPN possède comme un transistor bipolaire un collecteur et un émetteur mais
la base est remplacée par une électrode a haute impédance qui est la grille d’un MOS.
Les IGBT ont beaucoup évolués et arrivent à des temps de commutation
extrêmement rapides ; exemple IRG4BC20UD (500V 13A pour 1,65V et un temps de
commutation de 180nS/13nS. (nano seconde) on donne deux valeurs de commutation, la
première pour la coupure et la seconde pour la conduction…
Composant idéal et spécialement conçu pour la commutation de fortes intensités (plusieurs
centaines d’ampères et dans le domaine de tensions, plusieurs dizaines de kilo-Volt et
fréquemment utilisés en industrie depuis des années)
62
Des composants spécialisés commencent à apparaître pour des applications diverses et
autres que l’industrie, toujours plus compacts avec des encombrements de plus en plus
réduits ce qui facilite leurs utilisations, ce qui séduit les constructeurs qui font appel à cette
technologie performante, fiable et miniaturisé.
En électroménager nous voyons des composants plus modestes, de tailles beaucoup plus
réduites et pas beaucoup plus grands qu’un traditionnel triac moteur en TO220 ou encore en
induction les boîtiers de type TO-3P plus conséquents.
Les IGBT sont des éléments de commutation de puissance qui ne sont pas sujets au
second claquage, dont l’origine est lié à l’échauffement. Ils sont de ce fait très résistants
pour ce type d’applications.
***
Une règle d’or, en matière de rapport qualité/prix des
composants est toujours de rigueur en industrie,
c’est le moindre coût qui prime.
Les enjeux de compétitivité sont très importants,
ce qui contribue en partie à l’accélération de l’évolution
technologique, à sa banalisation grâce à la miniaturisation des
composants électroniques.
63
La plus belle des applications de la technologie utilisant le transistor IGBT est la
technologie INVERTER utilisé dans les fours à Micro-Ondes.
Cette nouvelle technologie comporte de nombreux avantages, entre autres elle
permet la suppression du volumineux et lourd transformateur.
La technologie «micro-onde inverter» est une évolution d’une technique utilisée depuis
longtemps en télévision pour générer la THT, mais ici elle est adaptée pour un usage
complètement différent. Le principe d’induction d’une haute tension reste identique mais
les puissances sont de loin beaucoup plus importantes…
Les principaux avantages de la technologie I N V E R T E R:
Les Micro-Ondes classiques dépassait rarement les 850, 900Watts restitués.
Les modèles INVERTER gagnent en puissance, 900,1000Watts restitués.
L’inverter, a un avantage de taille par rapport aux modèles classiques à transformateur,
en effet le fonctionnement et le contrôle de puissance est permanent sur tous les
dosages. Les modèles à transformateur ne pouvant que fonctionner qu’à pleine puissance,
la réduction de puissance s’obtenait grâce au temps de fonctionnement séquentiel (tactage)
différent en fonction de la puissance réduite demandée.
64
Le Rendement d’un appareil INVERTER (Pabs/Putile) est supérieur d’environ 20 à 30%.
Une Réduction très importante du poids de l’appareil.
Un gain en volume utile d’environ 15% pour un même volume extérieur.
Suppression du rayonnement magnétique du transformateur à tôles. Qui peut être
gênant pour certaines personnes sensibles. (Maux de tête pendant le fonctionnement)
Ce qui ne veut pas dire pour autant qu’on peut poser un poste de radio à proximité d’un
inverter, en effet la fréquence de découpage produit aussi des parasites, mais d’une autre
nature et moins gênants, sauf pour les ondes radio à proximité de l’appareil.
Pour l’utilisateur cela se traduit par une plus grande souplesse dans la cuisson ou
réchauffage avec une nette diminution des projections dues aux corps gras.
Attention!
il ne faut pas utiliser un INVERTER à pleine puissance si
celle-ci ne peut pas être absorbée par la charge
ALIMENTAIRE. La puissance, en toute logique doit être adaptée en fonction
de la surface qui absorbe les d’ondes émises ou de la quantité …
Exemple; Un verre haut et étroit, une tasse, offre une surface moindre par rapport à un bol
ou une assiette où une quantité plus importante est absorbé.
La quantité d’ondes produite doit être absorbée par le contenu et pas par l’appareil.
Sinon on risque de détériorer le magnétron parfois l’électronique également ou de causer des
dégâts irréversibles sur la cuve ou la porte. Le plateau peut également fondre (fusion du
verre) sur une surface de quelques centimètres.
De nombreux appareils ont vu leur magnétron rendre l’âme par
brûlure du canon par les d’ondes non absorbées, ou le pourtour
de la porte localement où c’est concentré le faisceau d’ondes à
défaut de pouvoir être absorbée.
Respecter les Recommandations:
IL est conseillé, de mettre une cuillère dans les tasses ou verres, elle sert de
catalyseur, d’antenne en quelque sorte en concentrant d’avantage les ondes réfléchies sur
cette zone. Ce qui évite le retard à l’ébullition, parce que la quantité de liquide est
chauffée plus uniformément sur son volume, et non pas uniquement sur sa surface.
Les aliments dégageant de la vapeur d’eau pendant les cuisons
doivent être couverts dans tous les micro-ondes, sur les Inverter
la ventilation refroidit aussi l’électronique en plus du magnétron.
Il est donc évitent qu’à terme, si on renvoie de l’humidité sur une
carte où on a de la THT, il y a forcément incompatibilité, en tout
cas ça ne fonctionne pas bien longtemps…
65
Les tables à induction;
Déjà connues dans les années 78/80, ne sont pas une nouveauté en soi.
L’évolution de la technologie a bien entendu trouvé autre application des IGBT.
Un composant par excellence dans la commutation de courants forts et fréquence
élevé, tout particulièrement adaptés à ce régime de fonctionnement les IGBT sont des
composants incontournables.
Plus performants, les transistors de puissance et aussi beaucoup plus petits que les
tout premier composants jadis utilisés. La technologie en général a aussi beaucoup
évoluée en 25ans, c’est indéniable. (Illustration ci-dessous)
L’encombrement de l’ensemble de l’électronique pour un seul foyer, n’est pas plus
grand aujourd’hui pour deux foyers…
L’Induction génération IV Utilise des IGBT- G80N60.
Voici le tableau des caractéristiques des transistors IGBT de puissance « G80N60 ».
600v 80A à 25°= 195w (40à100°=78w) pour un plein amorçage de 20v.
66
L’IGBT G80N60 Comme on peut le voir, ce transistor peut encaisser une pointe de
courrant de 280Ampères… On remarque aussi la tenue de 80Ampères à 25°C, et le
fait que cette valeur retombe à 40Ampères si la jonction du transistor est à 100°C.
Il en va de même pour la puissance dissipée maximale par le composant, elle
est « elle aussi » conditionnée par la température que produit la jonction
interne.
En résumé, un composant de puissance, chauffe toujours, et c’est normal.
Cet échauffement doit être par contre contrôlé ou maintenu dans les limites
raisonnables et avec une marge de sécurité, sinon il y a destruction du composant, qui
est vulgairement appelé « claquage ».
Tous les composants actifs ou passifs sans exception,
sont
sujets aux variations en fonction de la température. C’est un fait établi.
Les composants actifs sont; Transistors, Triac, Diode, Led, Thyristor, Circuits intégrés…
Les condensateurs, Les résistances sont des éléments dits passifs.
Ce qui est pour la plupart des utilisations, un facteur
indésirable qui limite les performances. Exception faite des
capteurs de température à un détail près, ses composants ne véhiculent pas
de puissance mais uniquement des courants très faibles.
Un capteur de température précisément exploite ce type de défaut, les
capteurs CTN ou autres CTP sont basés sur ce principe.
Sauf que dans ce cas précis, c’est le but recherché.
La température pour un composant électronique est un facteur primordial et qui
en fixent les limites maximales de bon fonctionnement.
***
67
Contrôle et régulation de vitesse
des moteurs universels.
Qui dit moteur universel à vitesse variable, sous entend également qu’il est régulé
par électroniquement et donc automatiquement asservi par un retour d’information
tachymétrique.
En résumé; Moteur+Electronique+Tachy, forment un ensemble interdépendant
sans lequel le système ne peut pas fonctionner.
Un moteur universel
peut également fonctionner avec une alimentation fixe, l’inconvénient est le courrant
très élevé au démarrage, les lamelles du collecteur soufrent énormément…
IGBT
Nous retrouvons l’usage des transistors
ou (Transistor CHOPPER cette
appellation vient de son fonctionnement, impulsionnel) dans la régulation des
moteurs universels fonctionnant en courant continu, dont la tension réseau a été
préalablement redressé par un pont de diodes, ou par quatre diodes montées en pont
de graetz; L’IGBT est le composant qui est le mieux adapté à cet usage. (voir ci-dessous)
Les moteurs fonctionnant en courant continu ont comme principal atout, la
réduction du sifflement engendré sur le collecteur lors du changement de chaque
alternance d’un courant alternatif. Ce n’est plus le collecteur du moteur qui sert dans
ce cas de redresseur, et le sifflement est très nettement réduit. Un autre avantage
de la régulation qui utilise les transistors IGBT. Leur supériorité d’encaissent des
courants de pointe est bien plus grande que celle des triacs, ce qui en augmente
par la même occasion la fiabilité.
68
Les moteurs universels peuvent fonctionner aussi bien sur le courant alternatif que
sur le courant continu. Ce sont des moteurs polyvalents et c’est ce qui en fait tout
l’attrait dans tous les domaines où le couple moteur exigé est important.
La régulation sur les moteurs universels est une régulation de charge, donc
d’intensité. La tension varie assez peu, environ 15% voir 20% de la tension car
on joue sur une durée d’amorçage, ce qui correspond aussi à une durée de
conduction du courrant moteur.
Les moteurs à courants forts sont presque toujours régulés en intensité, on est
obligé de réguler la charge si l’on veut conserver un couple moteur élevé,
contrairement aux courants faibles des moteurs « dits »à faible couple, comme les
ventilateurs ou aspirateurs, qui se contentent d’une régulation en tension qui est
beaucoup plus simple à réaliser, le couple au démarrage est faible, il n’y a pas d’efforts
particulier à fournir. C’est ce qui définit le choix entre ses deux méthodes.
Le courant continu est envoyé par pulsations plus ou moins longues durées en
fonction de la vitesse imposée par l’électronique de gestion.
Celle-ci a besoin d’un retour d’information en provenance du moteur.
Cette information se fait via un tachymètre qui indique en temps rées les tendances
d’accélération ou de ralentissement qui sont aussi tôt répercutés sur le (chopper)
IGBT qui rétablit ainsi un asservissement permanent de la rotation, fixé par le
processeur.
69
Régulation de vitesse par TRIAC.
Les Applications les plus courantes se retrouvent dans les régulations de
vitesses sur moteurs alternatifs ou commandes relais statiques. (AC)
Le TRIAC, en boîtier TO220 est un composant de forte puissance, couramment
utilisé dans la régulation de vitesse des moteurs; Lave Linge, Hotte avec
variateur électronique de vitesse. Il peut également jouer le rôle de relais…
Il existe de nombreuses formes et tailles, notamment les miniatures‘‘CMS’’qui sont
mieux appropriés par leur faible encombrement pour la commande des faibles
intensités (sous 240Vac) comme dans les Electro vannes, micromoteurs par exemple.
C'est en 1964 qu'est apparu sur le marché un dispositif assurant la
mise en conduction et le blocage des deux alternances d'une tension
alternative par une seule électrode, la gâchette. (Gate)
Ce composant a été appelé,
TRIAC
décrivent son mode de fonctionnement.
le nom est issu de trois mots qui
(Triode Alternating Current).
Le BT139 est utilisé sur certains de nos appareils.
Les données principales qui caractérisent un triac sont:
1°
2°
3°
4°
La tension inverse admissible avant claquage (V).
L’intensité maximale admissible (A).
La sensibilité de la gâchette d’amorçage.(U et I)
Le type de boîtier. (Isolé ou non)
Le BT139 est un modèle supportant 16Ampères sous 600Volt en boîtier TO220
(non isolé) la sensibilité de la gâchette est de 1,6V et 35mA maximum.
Les spécifications techniques donnent aussi certaines données transitoires répétitives
ou impulsionnelles à ne pas dépasser. Le BT139 encaisse par exemple un courant
transitoire maximal et non répétitif de 140A pendant 20mSecondes.
Pour le boîtier TO220, il existe des versions isolées ou non isolées, en fait c'est le
support de fixation qui est isolé ou non par rapport aux Anodes.
Un triac de puissance est presque toujours monté sur un ‘‘radiateur’’
on devrait plus tôt parler de ‘‘dissipateur’’ permettant de évacuer les calories.
C’est plus juste car le but est d’évacuer les calories et non pas de les créer
Comme tout composant de puissance, malheureusement il génère un échauffement
qu’il faut à tout prix évacuer pour maintenir l’échauffement dans des limites
raisonnables indiqués par le fabriquant.
70
Attention :
Dans le cas de ‘‘T R I A C’’ non isolés; L’anode A2 est reliée à la fixation, donc en
liaison directe avec le potentiel secteur, dans le cas de montages fonctionnant
sur le réseau 240v il vaut mieux s’abstenir de toucher la partie métallique ou le
dissipateur qui est en contact direct avec le triac, s’il n’est pas isolé électriquement.
L’isolement peut se faire en intercalant d’une feuille de mica, ou tout autre isolant
électrique entre la zone de contact et le dissipateur.
L’isolant doit toute fois avoir une bonne conduction thermique, surtout s’il y a
beaucoup de calories à évacuer.
Le mica est un très bon isolant électrique et à la fois un bon conducteur thermique.
Exemple d’Isolants utilisés en électronique selon le type de boîtier:
D’autres matières isolantes et plus souples sont utilisées sur des fabrications ou
montages industrielles pour répondre à des impératifs de fabrication ou d’assemblage
facilitant la mise en œuvre des grandes séries.
Le mica est rarement utilisé en industrie, pour ses raisons.
La taille du dissipateur est un premier signe indicateur sur la chaleur dissipée. En mode
ventilé l’efficacité est accrue, ce qui permet de réduire la taille et l’encombrement des
dissipateurs.
71
POUR INFORMATION :
Permittivité et rigidité diélectrique de quelques isolants.
Ces valeurs sont approximatives et peuvent varier nettement en fonction de la
fréquence, de la température, de l'hygrométrie voire de la pression
atmosphérique.
La permittivité est appelée également constante diélectrique (symbole er).
La rigidité diélectrique s’exprime en kV/mm.
ISOLANT
PERMITTIVITE
AIR SEC
BAKELITE
CAOUTCHOUC
CAOUTCHOUC silicone
CARTON
DURAFOM
KAPTON
MICA
PAPIER
PVC
PLEXIGLASS
PLYESTER
POLYETHYLENE
POLYPROPYLENE
POLYSTYRENE
POLYCARBONATE
PORCELAINE
PRESSPAHN
STEATITE
STYROFLEX
TEFLON
VERRE
STRATIFIE verre époxy
1
5à6
4
4,2
4
6
5
5
3,3
3,3
2,25
2,2
2,4
2,9
5à6
3
5,8
2,5
2,1
5,7
5
RIGIDITE-DIELECTRIQUE
4
10 à 15,7
15 à 27,5
10
16
110
70 à 196
10
20
18
24
30
8 à 16
100
17 à 59
10 à 118
20
72
Extraite de liste de quelques composants : TRIAC
Ci-dessous, un exemple de code de marquage fabricant parmi tant d’autres:
Les applications où nous rencontrons le plus souvent les Triacs sont; En régulation de
moteurs universels et fonctionnant en courant alternatif, et autres moteurs asynchrones
comme sur les hottes par exemple. Plus rarement sur des utilisations comme sur les EB900,
CK396, où les éléments de forte puissance (commutations 2,5 à 3kW) sont commandés
directement par des triacs. Pour ne citer que celles-ci. Mais il existe aussi une autre application
en commutation TOUT ou RIEN qu’on appelle SSR ou Relais STATIQUE.
Relais-Statique : ‘‘Egalement appelé S S R.’’ (Solid State Relay).
Un relais statique est un composant électronique réalisant une fonction d’interface entre une
commande à faible tension et un circuit de forte puissance alternatif (sous 240V ou 400V)
comme ; les Moteurs, les Pompes, les Résistances, les Electrovannes…
Le système de commutation est totalement isolé électriquement entre la commande et la
puissance. Cette tension de commutation s’effectue de façon statique, sans aucune
pièce en mouvement, supprimant de ce fait les vibrations mécaniques et autres
usures de contact. La durée de vie du composant est considérablement accrue.
Sauf bien sur dans le cas d’un court circuit ou surtension qui est souvent fatal a ce
type de composant. (Le risque de surintensité provient de l'éventualité de mise en courtcircuit de la charge).
La protection contre les variations rapides de tension se réalise classiquement au moyen
d'un circuit RC « snubber » en parallèle sur le composant de puissance. La protection contre
les surtensions statiques se fait par les varistors placées en parallèle sur les composants de
puissance. Au-delà d'une certaine valeur de seuil de tension, ces résistances non linéaires
deviennent conductrices et absorbent l'énergie fournie au circuit. Avec les valeurs de tensions
secteur normalisées en Europe, il est recommandé d'employer des varistors 275V pour le
secteur 230V±10% et 460V pour les réseaux triphasés à 400V±10%. Diverses tailles de
varistors sont normalisées. Il y a lieu de dimensionner le composant de protection en fonction
de l'énergie qui parvient au circuit de puissance au travers de la charge.
73
Extrait des principales caractéristiques ‘’constructeur’’ d’un TRIAC BT139 :
(Chaque composant possède une fiche descriptive qui fixe ses limites de fonctionnement)
Les documentations techniques sont presque exclusivement en Anglais.
Extrait de la Documentation Philips Semi-conducteurs.
Ce type d’informations est à prendre en considération, lors d’étude de montages ou
encore lors d’un remplacement de composant (par un équivalent), pour s’assurer
que les caractéristiques du brochage, de la tension, de l’intensité et de la gâchette
restent compatibles pour un bon fonctionnement.
74
Le Fonctionnement ; (son principe basique uniquement)
Commande par angle de phase: chaque durée d’amorçage correspond
à une durée correspondante de conduction. On peut représenter
graphiquement et de plusieurs façons ce phénomène.
La méthode angulaire en degrés (est réservée aux calculs mathématiques ou pour les
mises en équation), l’expression en pourcentage de taux de conduction, ou encore en
rapport cyclique de temps de conduction exprimé en % est plus pratique pour décrire
avec simplicité un ordre de grandeur)
Le triac autorise le passage du courant durant un temps plus ou moins long de la
demi-période. (une période est composée de deux alternances, une positive et l’autre
négative). Ce temps est défini par le rapport cyclique qui est le rapport du temps
de fermeture divisé par la demi-période, il est donc compris entre 0 et 1. Quand il est
égal à 0 la tension de sortie est quasiment nulle et quand il est égal à 1 la tension de
sortie est la même que celle de l'entrée (du réseau).
Pourcentage de puissance appliquée à la charge : (correspondant à un régime décélérant)
Ce qui correspond à un temps de conduction (puissance)
illustrée
ci-dessous; La charge peut être résistive (résistances, lampes de puissances
importantes) ou inductive (moteurs, ou tout consommateur comportant des
bobinages) dans ce cas le triac doit être plus robuste en
isolement et
protégé par des VDR ou réseau RC contre les tensions inverses dues à l’effet de self
induction.
75
L’amorçage, ou déclanchement d’un triac.
Suivant que l'anode A1 ou l'anode A2 est positive par rapport à
l'autre, le triac s'amorcera dans le premier ou le troisième
quadrant.
Pour information; Lorsque l'on alimente un Triac en ‘‘alternatif’’ il y a 4
possibilités de déclenchements, mais avec des contraintes différentes.
Représentés graphiquement ci-dessous les quatre quadrants qui correspondent
à des modes de fonctionnement différents.
Le mode 1 et 2 : la tension alternative change la polarité des Anodes A1,A2 et
le signal de déclenchement est toujours positif (système peu recommandé).
Le mode 1 et 3 : la tension alternative sur A1,A2 et le signal de déclenchement
est identique au courant principal (déclenchement économique).
Le mode 4 et 2 : la tension alternative sur A1,A2 et le signal de déclenchement
est opposé au courant principal (sans intérêt et déconseillé).
Le mode 4 et 3 : la tension alternative sur A1,A2 et le signal de déclenchement
négatif par rapport A1 (déclenchement industriel performant).
Représentation symbolique d’un Triac, sa courbe de conduction et des quatre quadrants pour le mode d’amorçage.
76
Il existe une multitude de triac aux tailles et formes diverses. Représentations des
modèles les plus couramment utilisés sur nos cartes électroniques.
(Boîtier TO220 et version CMS D2PAK)
En régulations de moteurs AC principalement, le TO220 est le plus utilisé sur nos
cartes. (Ex: Lave Linge, depuis les WOH/WP et WM à nos jours, WOL/WXTS)
Ensuite nous retrouvons des versions CMS. Sur presque toutes nos cartes, LL,LV etc…
Ce type de Triac de puissance est prévu pour être soudé directement sur les pistes
imprimées de la carte.
Boîtier de Type T16-G ou D2PAK.(fort grossissement)
77
!
LES RECOMMENDATIONS !
Rappel :
Ceci est une généralité concernant TOUS LES MODULES ELECTRONIQUES.
Toute électronique qui comporte des MICRO-PROCESSEURS est sensible aux
décharges ‘‘STATIQUES’’ lors du montage ou des manipulations des modules.
Le Symbole indiquant la sensibilité aux décharges statiques !!!
Accompagne généralement l’information jointe aux pièces détachée qui sont sensibles à ce phénomène. L’emballage de
ses pièces (conditionnement) est toujours protégé par un plastique ou mousse anti-statique ;
Ne pas toucher les circuits µP avec les doigts !!!
(Les pistes et les soudures des processeurs, sont reconnaissables
visuellement à leurs nombres de pattes ou connections sur la carte)
Ceci sous entend qu’une liaison à la terre de l’appareil ainsi que des
masses métalliques internes est impérative pour les mêmes raisons qui
à terme arrivent à détériorer un processeur, par décharges statiques si
elles ne peuvent pas s’évacuer vers la terre. C’est une condition qui
réduit une durée de vie de l’électronique, mis à part les surtensions ou
tensions induites par la foudre qui sont presque toujours définitifs, là
les traces sont toujours visibles.
En résumé:
78
Un appareil possédant une électronique avec un processeur doit être
impérativement relié à la terre du réseau EDF. (Inférieure à 20Ω)
PRECAUTIONS
Il ne faut pas oublier que les cartes électroniques sont à l’intérieur des appareils
‘‘hors de porté ’’ et inaccessibles pour l’utilisateur, ce qui n’est plus du tout le
cas pour le technicien intervenant.
La plu part des contrôles ou mesures s’effectuent directement sur les
éléments ‘‘Sous Tension’’…
Certains composants ne sont pas forcement isolés, et donc de ce fait il faut éviter
d’entrer en contact avec certains éléments métalliques comme les dissipateurs
ou les brides des composants de puissance.
Les coques plastiques de certains modules offrent une protection supplémentaire
contre les contacts accidentels, c’est une tendance qui se généralise mais ce n’est
pas toujours le cas.
Module de lave linge (série Eurowasher)
Attention :
Dans le cas de ‘‘T R I A C’’ non isolé (comme ci-dessus); L’anode A2 est reliée à la
fixation, donc en liaison directe avec le potentiel secteur, dans le cas de montages
fonctionnant sur le réseau 240v il vaut mieux s’abstenir de toucher la partie
métallique ou le dissipateur qui est en contact avec le triac.
Question ‘‘isolement’’, ce qui est valable pour un triac l’est pour tout composant
électronique, transistor, thyristor, IGBT, qui peuvent être sous tension.
79
Sur les séries eurowasher : Le triac moteur est un BTB 16-600 non référencé et
non fourni par le constructeur. Il faut reconnaître toute fois que l’accessibilité sur les
modules eurotop, eurowasher etc, est moins aisé à cause de la coque de protection.
(Mais le composant reste facilement disponible au près des distributeurs de
composants électroniques)
La Signalisation préventive:
Son rôle est d’attirer l’attention sur la nature du risque ou du danger.
Certaines cartes électroniques n’ont pas forcément de carters plastiques recouvrant
directement les dissipateurs ou les composants qui sont sous tension. Dans ce cas
nous retrouvons toujours un autocollant, sur des réalisations industrielles ou
des fabrications en série pour prévenir des risques de décharges électriques.
Qu’il s’agisse de l’électroménager, de l’informatique, matériel BRUN ou encore
industriel, les normes de sécurité obligent à une signalisation préventive.
Laquelle s’adresse aux professionnels de métier en principe, mais qui
concerne aussi les bricoleurs.
Pour le profane (désigne toute personne n’ayant pas les connaissances requises sur
les principes élémentaires techniques et de sécurité) ‘‘la mise en garde’’ est
généralement extérieure et bien lisible, soit sur le châssis ou coté panneau
démontable pour que les choses soient claires dès le départ.
A partir de là toute personne prend et assume ses responsabilités.
Tout comme les éléments pouvant présenter un risque de danger, qui sont
rendus accessibles par négligence, omission ou non remise en place d’un
dispositif de sécurité en laissant un appareil sous tension ou utilisable, passent
en cas d’incident sous la responsabilité (totale ou partielle) de celui qui a indirectement
ou pas favorisé le risque.
La signalisation peut être symbolique ou indicative par texte dans la langue du
pays fabriquant, ou en anglais qui est souvent utilisé comme un passe partout
international.
Danger !
Attention !
Achtung !
Warning !
Caution !
…
Ses étiquetages sont faits pour attirer vôtre attention soit sur la présence
d’un danger. Sous entendant une présence de tension sur la partie métallique
désignée.
Voici quelques exemples pris sur les produits ménagers de nôtre groupe:
Inverter
80
Exemple de consigne par marquage indicatif sur module INVERTER.
Autre exemple avec signalisation par symboles. Carte de régulation moteur, 094990
C’est une instruction symbolique généralement utilisée pour les risques de décharges électriques.
Ici le dissipateur métallique est désigné directement par la signalétique adhésive.
A l’inverse, L’inaccessibilité directe est en soi une mesure de protection ce qui dispense de tout marquage
préventif. Une seule demi-coque plastique est représentée sur la photo ci-dessous.
81
LES CONDENSATEURS.
Composant Passifs (appelé aussi; CONDO, CAPA, CHIMIQUE…)
Qu'est-ce qu'un condensateur, à quoi il sert ?
Les condensateurs sont des composants capables
d'emmagasiner et de restituer une charge électrique.
Une des propriétés importantes des condensateurs est de laissent passer le courant
alternatif, mais en ne laissant pas passer le courant continu.
Un condensateur est assimilable à deux plaques disposées face à face.
Un condensateur est constitué de deux conducteurs séparés par un isolant
(appelé également diélectrique) cet isolant peut être simplement l'air
ambiant par exemple.
82
La capacité s’exprime en Farades (=1000000µF)
ou en sous multiples plus couramment; micro=µF=10-6, nano=nF=10-9,
pico=pF=10-12.
Quelques
rappels
théoriques:
Définition du farad:
Capacité d'un condensateur contenant 1 coulomb sous 1 volt.
La charge qui peut être emmagasinée dans un condensateur de capacité C en farad
avec Q en coulomb et U la tension en volts aux bornes du condensateur,
est donnée par la formule :
L'énergie stockée en joules peut être calculée avec:
Symbolique utilisée:
Selon la résistance incorporée dans le circuit d’un condensateur se chargera
et se déchargera plus ou moins vite. La constante de charge ou de décharge
est définie par le produit R x C.
T en seconde R en ohm C en farad.
La charge d'un condensateur n'est pas du tout linéaire, elle décrit une courbe
comme ci-dessous.
83
Association de condensateurs :
Il peut s’avérer nécessaire de constituer une valeur non normalisée
ou difficile à se procurer, pour cela une combinaison est le seul moyen possible.
En parallèle :
Les capacités des condensateurs s'additionnent.
La capacité totale est équivalente à la somme des trois condensateurs montés
en parallèle.
C tot = C1 + C2 + C3 ..... ( + Cn )
En série : ça se complique un peu plus. Le fait de mettre en série deux
condensateurs identiques, double le diélectrique, mais divise par deux la capacité.
Pour deux condensateurs de capacité identique on peut faire un calcul simplifié de
division par deux pour la capacité résultante.
Par contre pour 3, 4, 5 condensateurs ou des condensateurs de valeur différente la
formule devient :
1/C1 + 1/C2 + 1/C3…. ( + 1/C3n )
La Réactance capacitive :
Le comportement du condensateur en fonction de la fréquence amène une grande
variation du rapport tension et courant. Lorsque la fréquence tend vers zéro,
l'amplitude du courant est pratiquement nul et la capacité se comporte comme un
circuit ouvert.
Calcul de la réactance capacitive.
Nous parlons de réactance capacitive XC exprimé en ohm [W] pour illustrer le
comportement du condensateur en fonction de la fréquence.
84
Cette propriété va permettre de réaliser des circuits électroniques qui sauront trier
des fréquences ou empêcher une plage de fréquence de passer, comme dans le
cas des filtres passe-haut par exemple.
Une autre notion très importante des condensateurs utilisés en
alternatif, est l’angle de Perte. Ces pertes peuvent être dues à la conduction mais
surtout à l'hystérésis diélectrique.
Aucun isolant n'est parfait; le diélectrique d'un condensateur présente des
pertes qui dépendent de différents facteurs:
- la nature de l'isolant
- la fréquence d'utilisation
- la température
- la tension appliquée au condensateur
- le volume du diélectrique
Pertes par conduction.
Elles sont dues au courant de fuite qui traverse le diélectrique comme si celui-ci
était une résistance.
Cette "résistance de fuite" ou résistance d'isolement Ri est déterminée par la résistivité
de l'isolant utilisé et par les dimensions du condensateur.
Dans les condensateurs autres qu'électrolytiques, ces pertes sont très faibles
car la résistance d'isolement est en générale de plusieurs dizaines voire
milliers de mégohms.
Les pertes par conduction peuvent être calculées avec la formule ci dessous:
P = Ri . I²
Pertes par hystérésis diélectrique;
L'énergie dissipée dans le diélectrique du condensateur en une seconde
correspond à une puissance.
Si le condensateur est de mauvaise qualité, son échauffement devient très
important, surtout dans le cas de condensateurs moteurs.
Comme pour les pertes par conduction, le diélectrique peut être assimilé à
une résistance fictive Rs (RES : résistance équivalente série) qui dissiperait la
même puissance dans des conditions identiques.
Du point de vue des pertes par hystérésis, le condensateur peut être représenté par un
condensateur idéal C en série avec la résistance Rs. Les tensions Up et Uc sont
déphasées de 90 degrés. L'angle d est appelé angle de pertes.
On utilise la tangente de cet angle de perte pour exprimer la qualité du diélectrique.
85
En remplaçant Up et Uc par leur valeur en fonction de Rs et Xc (capacitance de C) on
démontre la formule:
Ces pertes sont gênantes car elles peuvent provoquer un
échauffement du condensateur qui conduit à la modification des
caractéristiques de permittivité du diélectrique, de la résistance
d'isolement, et celles de l’augmentation de l'angle de perte...
Caractéristiques de quelques diélectriques
Ces valeurs sont des ordres de grandeurs car les caractéristiques varient dans
de grandes proportions.
L'angle de perte est généralement mesuré en BF (50Hz à 1kHz) et la résistance
d'isolement à 20°C.
tg δ
Ri (MΩ.µF)
<30.10-3
>10000
4.10-4
100000
papier
<10.10-3
>1000
papier métallisé
100.10-4
500
polycarbonate
10.10-4
>50000
polyester (Mylar)
5.10-4
>50000
polystyrène
<5.10-4
>1000000
polysulfone
<10-4
250000
PVC
3.10-2
verre
5.10-4
isolant
céramique
mica
>100000
Le régime permanent le plus pratique pour l'analyse en alternatif est obtenu avec
un signal sinusoïdal, comme celui de réseau 50 ou 60Hz. D’autres formes de signaux
existent, mais ils ne nous intéressent pas directement.
(Audio, Vidéo, Signal data, et autres formes impulsionnelles etc..).
Nous pouvons nous attendre à ce que le condensateur ait un comportement similaire
avec un signal, c’est vrai dans le principe mais il y a tout de même des différences
sensibles.
86
Nous constatons que la tension et le courant ont la même forme mais sont décalés
l'un par rapport à l'autre d’un angle de 90 degrés ou d'un quart de période.
Le courant dans le condensateur est en avance sur la tension à ses bornes lorsqu'il est
alimenté en alternatif.
Un condensateur introduit donc un déphasage, lequel n’est pas forcément
souhaité comme en sonorisation par exemple, par contre sur les moteurs
monophasés (2 enroulements 3fil) on exploite à fond le phénomène.
Le décalage crée entre les deux enroulements grâce à un condensateur,
établit de ce fait le fameux champ tournant qui donne invariablement le
même sens de rotation.
***
Ne pas confondre un condensateur de démarrage avec un
autre de type permanent.
Le condensateur, dit « condensateur de démarrage » est un condensateur
électrolytique de forte capacité : 47, 68, 100µF voir plus, pour Service Intermittent.
Ces moteurs ont un fort couple de démarrage : C-Dém./C-Nnominal compris entre
1,5 à 3 ce qui est quasi équivalent au Cd/Cn des moteurs asynchrones triphasés.
Un condensateur de démarrage, utilisation temporaire juste pendant le
lancement d’un moteur qui dure que quelques secondes, la capacité du
condensateur peut être plus importante qu’à l’origine. Le couple sera plus
élevé également. Un 68µF remplacé par un 100µF par exemple.
Le condensateur « permanent » comme son nom l’indique est en fonctionnement
durant tout le temps d’utilisation du moteur.
La valeur prescrite de la capacité doit être respectée pour les condensateurs
permanents, la tolérance habituelle est de 5% seulement, voir moins comme
2,5% par exemple.
Sur un 10µF, 10% représente déjà 1µF en plus ou en moins, ce qui peut déjà poser un
problème d’échauffement sur les appareils de moins de 10ans.
Une capacité inférieure ou supérieure provoque donc obligatoirement la modification
de l’angle déphasage, qui dans la pratique se traduit toujours par l’échauffement
anormal des enroulements, et du moteur tout entier.
Celui-ci peut klixonner après un temps relativement court tout comme après 1h ou 2…
Il existe une très grande variété de condensateurs, chaque domaine d’application
aura une préférence pour différentes raisons qui dépendent de quelques
données (5 principaux critères) selon le régime de fonctionnement auquel le
condensateur est soumis.
1° POLARISE ou NON POLARISE
Polarisé veut dire qu’il y a un sens a respecter pour le PLUS et le MOINS, toujours
marqué par un repérage de l’une des polarité.
L’usage est réservé aux tensions continues. Il existe plusieurs gammes de
températures pour les
Le Non Polarisé peut être utilisé en alternatif mais accepte sans problèmes les
tensions continues.
2° DE LA NATURE DE LA TENSION ou SIGNAL (AC ou DC)
Selon le besoin, signal audio, informations variables, fréquence fixe ou déphasage de
moteurs etc… on est contraint d’utiliser des condensateurs NON POLARISES.
87
3° LA TENSION DE SERVICE
Le diélectrique (isolant) supporte une tension qui est DEFINIE par l’épaisseur et
la nature du diélectrique choisi.
La tension de service DC= Continue (US) indique la tension à ne pas dépasser en
régime d’utilisation. Les CHIMIQUES, les ELECTROLYTIQUES ont souvent une
indication supplémentaire (UP) qui désigne la tension de pointe admissible, ou le seuil
de claquage. Plus il y a de la marge plus la longévité est longue, surtout pour les
chimiques, qui sont sensibles à la température qui provoque leur dessèchement
progressif avec pour conséquence la diminution de la capacité.
La tension de service AC=Alternative généralement indiqué avec le symbole de la
sinusoïde après le marquage de la tension de claquage:
Pour les déphasages moteurs et dec capacités (3 à 50µF) on utilise des
condensateurs au papier huilé. C’est les plus adaptés et les plus résistants avec un
encombrement acceptable.
3° DE LA FREQUENCE ( D’utilisation « Hz »)
L'impédance d’un condensateur varie en fonction de la fréquence.
La composition de l’isolant et la nature des armatures donc leur encombrement,
définissent leurs applications.
Les condensateurs céramiques sont réputés excellents pour leur stabilité aux
hautes fréquences et leurs faible encombrement. (0,5pF à 120nF pour des tensions
de 16V à plusieurs kV.)
4° DE LA CAPACITE (L’encombrement varie selon la nature de l’isolant)
LA TOLERANCE DE PRECISION (20% 10% 5% 2% 1% 0,5%........0,01%)
Pour les condensateurs de démarrage, une précision de 10% est correcte et acceptable
voir courante. Il est de plus en plus fréquent de voir des tolérances de 5%.
5° L’USAGE POUR LEQUEL UN CONDENSATEUR EST DESTINE, le principal
souci qui vient en premier plan, est d’abord l’encombrement et le coût.
En filtrage d’alimentation par exemple (on compte 1000 à 3000µF par Ampère) utilise
des chimiques essentiellement, leur encombrement est plus réduit par rapport aux
valeurs parfois très élevées.
Les condensateurs de déphasage de moteurs ont des exigences différentes,
connectique par cosses ou connecteur pour des raisons de facilité en après vente.
Tension alternative de 230Vac 50/60Hz x x µF. le marquage donne souvent le nombre
d’heures d’utilisation. (pour 2 ou 3 tensions de service)
TOUS LES CONDENSATEURS NE CONVIENNENT PAS POUR TOUT USAGE.
CHAQUE DOMAINE AURA DES EXIGENCES DIFFERENES.
CERTAINS SONT MIEX ADAPTES QUE D’AUTRES.
88
Leur UTILISATION :
CONDENSATEURS AU PAPIER
Ses armatures sont constituées par des feuilles de papier d’aluminium très pur
(99,99%) dont l’épaisseur varie entre 6 et 10 microns pour les petites valeurs et 60 à
100 microns pour les grandes valeurs sous tension élevée. Son diélectrique est bien
sûr du papier fabriqué très soigneusement.
Emploi : Liaison BF, filtres, découplage ou filtrage HT, Condensateurs de
démarrage de moteurs, d'antiparasitage, où plus généralement lorsque l’on a faire
à des tensions élevées et en alternatif.
Antiparasites.
Dans le domaine amateur on ne rencontre plus guère les condensateurs au papier que
dans les applications à haute tension: (Radioamateurs ou réalisations à lampes)
C’est surtout en déphasage permanent des moteurs monophasés qu’on utilise
se type de condensateurs. Plus rarement en démarrages.
C’est ceux qu’on rencontre dans les appareils ménagers entre autres, la
capacité varie selon les besoins (taille et puissance) des moteurs. (Couple)
Les valeurs des capacités les plus utilisées depuis 10ans, 1 à 4,7µF sur des petits
ventilateurs ou groupes aspirants. Sur les pompes de cyclage nous trouvons, 2,5 à 9
voir 10µF. Sur les moteurs de Sèche linge, 8 à 11µF voir 12µF.
Nos derniers condensateurs de lave linge remontent aux années 83/85 qui étaient de
16µF, les plus importants jamais utilisés sur nos produits. (Moteurs simodom)
La plus part de autres moteurs se contentaient de 8, 10 ou 12µF.
Exemple de condensateur moteur.
Angle de Pertes: 50 à 100.10-4 à 50Hz, augmentant avec la température et la fréquence.
Caractéristiques d’un condensateur moteur.
89
CONDENSATEURS AU PAPIER METALLISE
Celui-ci est beaucoup plus petit que le condensateur papier car ses armatures sont
obtenues en déposant une couche de zinc ou d’aluminium d’épaisseur 0,02 à 0,06
micron sur une face du papier formant ainsi armature et diélectrique, ce qui permet de
gagner une couche de papier.
Emploi : Idem condensateurs papiers
Polystyrène (styroflex)
CONDENSATEURS A FILM PLASTIQUE
Quatre matériaux sont couramment utilisés comme diélectrique :
- Le polycarbonate :
Pertes faibles.
Utilisation : circuits BF, découplage, filtrage
MKC
- Le polyester (Mylar) : Pertes moyennes.
Utilisation : circuits BF, découplage, filtrage et applications ou les
MKT
- Le polystyrène :
MKS
- Le polypropylène :
MKP
rapports performances/prix et capacité/encombrement sont privilégiés.
Le polystyrène perd ses capacités au dessus de 85°C
Utilisation : circuits accordés HF, alimentations, BF, timer, filtres.
Pertes faibles en BF
Utilisation : circuits accordés, alimentations, BF
90
Grâce à la fabrication de films plastiques de bonne qualité, donc exempts de
trous, ceux-ci sont donc de plus en plus utilisés. Les différentes matières
employées sont : le styroflex, le téflon, le mylar…Ces films ont une épaisseur
variant de 6 à 12 microns, un seul film permet l’isolement d’un condensateur de 250V ,
au-dessus on multipliera les couches de films.
Les condensateurs polycarbonate (MKC).
Le diélectrique plastique est un polycarbonate. Ce diélectrique a un excellent
coefficient de température. Il permet de fabriquer des composants de grande
précision et stabilité.
Ce type de condensateur possède en outre une forte résistance d’isolement.
Ils sont plutôt rares.
Les condensateurs polyester (MKT).
On fabrique aussi des condensateurs à film plastique métallisé en mylar de 6 microns
recouvert de 0,06 micron de zinc puis d’une couche d’acétobutyrate de 1 micron pour
éviter l’oxydation.
Une des plus importantes caractéristiques des condensateurs à film plastique est
leur stabilité dans le temps. Par contre il faut prendre une marge de sécurité
quant à leur tension d’utilisation, 1,5 fois n’est pas un luxe.
Emploi: Accord de circuits HF, lignes à retard, tous usages en électronique courant.
91
On remarque la différence de comportement d’un condensateur en fonction de la fréquence
pour une qualité d’isolant donnée. Ceci démontre les écarts significatifs des isolants utilisés.
Parmi les quatre condensateurs plastiques, le papier métallisé est celui qui
est le moins sensible, donc plus stable et générant le moins de perturbations
surtout s’ils sont employés pour « le son ».
Dans le cas d’utilisation sur les appareils fonctionnant qu’avec du 50 ou 60Hz
la différence n’est que très faible.
En induction, (modules de puissance induction) le régime d’oscillations de l’étage
inducteur se fait environ à 40kHz. (pour rendre le moins possible le bruit de
l’induction)
Les condensateurs utilisées à ses fréquences doivent être de bonne qualité et
stables générant le moins de perturbations possibles, sinon gare aux
échauffements !!!
Pour information ; Voici les marquages usuels utilisées par les fabricants
en fonction des isolants utilisées dans leurs conception.
92
Les condensateurs polystyrène (MKS). Voici la famille MKS, réalisée avec un
isolant en polystyrène (polysulfone métallisé, styroflex, ...)
Emploi : Ils sont très apprécies pour leur très grande stabilité et sont utilisés
essentiellement à haute température (155°C). Série MKS 4 ; Excellent
comportement en régime impulsionnel.
Les condensateurs polypropylène (MKP).
Emploi : En régime impulsionnels, alimentation à découpages.
Condensateurs à feuille en plastique métallisé MKP, fabriqués en polypropylène à faibles
pertes et longue durée de vie. Protection contre les surtensions par autocicatrisation en cas
de claquages électriques.(pas de court circuit)
Caractéristiques : MKP tension nominale 400 VAC 10.000 heures, 450 VAC 3000 heures,
fréquence 50 - 60 Hz. Gamme de température de - 25 à + 85°C. Pas de vis M8, fiches plates
6,3 x 0,8 mm. Protection IP 00. Tolérance : ±10%. Norme VDE.
Condensateur MKP, ici en boîtier "alu" avec fixation par
vis, le boîtier peut aussi être en plastique moulé. Certains modèles sont à cosses d’autres avec
des fils souples moulés pour raccordement déporté.
Les condensateurs papier destinés aux moteurs ont tendance à céder leur
place au profit d’isolants plus performants comme le polypropylène. (MKP)
93
Pour les mélomanes HI-FI et passionnés du SON, il existe aussi toute une
gamme de condensateurs.
Les condensateurs AUDIN-CAP, très encombrants et coûteux mais de très haute
qualité et spécialisés dans la bande de fréquence audio, connus de tout audiophile pour
ses qualités exceptionnelles. Ci-dessous un autre fabricant très prisé par les puristes.
Emploi : Filtres BF, Liaison entre étages et Couplage, très utilisé sur les montages
amateurs à lampes.
CONDENSATEURS AU MICA
Ils sont constitués par un empilage de feuilles de mica et de lames d’aluminium, laiton,
étain ou cuivre. Les lames métalliques paires débordant d’un côté, les impaires de
l’autre et ceci jusqu’à obtention de la valeur désirée, leur tension peut atteindre 500 V.
Ils sont souvent marqués à l’aide de code par points. Ils ne sont plus guère utilisés de
nos jours, car plus encombrants que les céramiques et plastiques.
Leur principale qualité, la stabilité.
Emploi : Idem condensateurs plastiques.
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CONDENSATEURS CERAMIQUES
Comme son nom l’indique, son diélectrique est un dérivé de la céramique et ses
armatures sont constituées par un dépôt d’argent déposé directement sur la céramique,
l’ensemble est ensuite revêtu de matière plastique, de peinture ou d’émail cuit au four.
Emploi : Circuit HF, découplage, souvent employé dans les montages
miniaturisés. Egalement en THT, leur isolement peut atteindre plusieurs dizaines
de Kilo-Volt.
CONDENSATEURS au MYLAR
Code des couleurs.
Ils sont petit à petit abandonnés au profit des modèles plastiques, qui sont plus petits
et plus faciles à implanter sur les cartes industrielles.
95
CONDENSATEURS ELECTROCHIMIQUES POLARISES
Ils sont constitués par une électrode (anode) formée d’aluminium ou de tantale,
recouverte d’une couche très fine de son oxyde, l’autre électrode (cathode) se
compose du même métal et baigne dans l’électrolyte.
Du fait de sa conception ce type de condensateur est donc polarisé (sens de
branchement a respecter) et ne doit donc être utilisé que sur du courant continu et la
tension d’emploi devra être bien inférieure à celle marquée sur son corps (voir tension
d’utilisation), soit avec superposition de tension alternative et continue (la tension de
crête dans ce cas, ne devant aucunement dépasser la tension du condensateur et être
bien entendu dans le bon sens).
L’électrolyte des composants est à base de glycol, d’acide borique et de borate
d’ammonium. La couche d’oxyde d’alumine à une épaisseur de 0,01 micron à 0,7
micron pour ceux en aluminium.
Emploi : Partout où une forte valeur est exigée, filtrage, découplage, lissage,
ligne de retard…
Shunter les chimiques par des mylar 0,1 à 0,22µF, rallonge leur durée de vie…
Inconvénients : Ce type de condensateur vieillit…et il faut se méfier
particulièrement des récupérations, car on peut avoir des surprises, surtout si le
montage effectué requiert de la précision.
Les condensateurs électrolytiques ont une gamme de valeur très étendue, de
0,1 µF à plusieurs dizaines de milliers de microfarads ( KµF) et cela sous des
tensions normalisées de 6V à 500V.
Ce type de condensateur ne supporte pas les surtensions, les
inversions de polarités et encore moins le courant alternatif.
Cela peut provoquer un échauffement voire même son
explosion pure et simple. Cela permet de voir l’impressionnante
quantité de feuilles qui le compose.
LES CONDENSATEURS ‘‘N O N POLARISES’’
(Attention à la confusion, ils utilisent parfois les mêmes boîtiers que les életrolytiques)
Certains condensateurs ne possèdent pas de marquage de polarités, ils sont NON POLARISES.
96
Si le métal est au tantale, il se présente en feuilles de 12 microns d’épaisseur,
recouvertes d’une couche d’oxyde de 10-3 microns/volt de tension de service.
L’électrolyte dans un cas est composée de glycol, acide borique et sulfate d’ammonium
ou chlorure de lithium, ou dans l’autre cas de bioxyde de manganèse (il est alors
solide).
Condensateur tantale à électrolyte gélifié.
L’anode est une pastille de poudre de tantale pressée et frittée. La cathode est
composée du boîtier en argent. L’électrolyte est à base d’acide sulfurique.
Condensateur aluminium à électrolyte solide.
L’anode est en aluminium. La cathode est composée de l’électrolyte solide.
Ils sont très stables en température. Le courant de fuite est inférieur au micro-Ampère,
le stockage d’énergie sera prolongé.
Utilisation: Découplage, filtrage en
basse fréquence. Les courants de charge et de décharge sont sans limitation.
Le repérage de leurs polarités se fait soit par signes + et/ou – ou par un anneau de
couleur rouge du côté du fil correspondant au +. En cas de doute examiner ses deux
extrémités, le – est toujours relié à la carcasse alors que le + est relié au plot central.
Le Tantale goute a un point de repérage placé au plus près du fil correspondant au +.
97
Le Rôle et le fonctionnement d’un antiparasite:
Il est basé sur le principe de charge et de décharge d’un condensateur.
Sans liaison à la terre un antiparasite ne peut pas fonctionner, les condensateurs
ne peuvent plus se décharger c’est l’utilisateur qui par contact effectue la liaison à la
terre provoque la décharge de ses condensateurs, environ 115V, le picotement
désagréable est caractéristique, il démontre l’absence de la liaison à la terre.
En cas de fuite de courrant par défaut d’isolement sur l’appareil, là il y a un
réel danger d’électrocution car le disjoncteur ne pourra pas se déclancher.
L’antiparasitage est imposé depuis une trentaine d’années par l’EDF pour des
raisons de pollution du réseau. (La propagation des électrons dans un conducteur
est de 300 000Km/sec, on peut se rendre compte qu’à cette vitesse et compte tenu du
nombre d’appareils électriques de toute sorte en circulation l’importance des filtres.
Qu’il soit extérieur ou câblé sur le module directement n’a
pas d’importance dans le fonctionnement, ce qu’il compte
c’est qu’il en ait un et au plus prés de la source générant les
parasites de l’appareil.
L’électronique impose d’elle-même la sophistication de ses filtres à cause de
sa sensibilité ce qui pourrait affecter son bon fonctionnement. Ce qui veut
dire que non seulement on évite de renvoyer sur le réseau des impulsions de
commutation générées par un appareil, mais en même temps on protège
l’électronique contre d’éventuelles perturbations en provenance du secteur.
Comprendre le fonctionnement de l’antiparasite, permet de savoir a quoi il
sert et démontrer par la même occasion sa raison d’être et son utilité.
De nos jours l’évolution technologique dans tous les domaines (comme la
multiplication des émetteurs relais téléphoniques, CB, etc…) apporte une pollution
supplémentaire de parasites de hautes fréquences qui peuvent influencer des petits
signaux (commande/gestion/signal bus …) et engendrer des disfonctionnements de
toute sorte. Ce qui justifie la nécessité d’un antiparasitage efficace sur tout appareil
électrodomestique qui comporte une électronique de gestion avec microprocesseur.
Un antiparasite, est donc un filtre sélectif dont le rôle est double, il doit
atténuer les pics de surtensions générés par l’appareil ou provenant du
réseau EDF lui-même en déviant à la terre toute perturbation d’origine
électrique ou hertzienne. Son efficacité optimale se situe dans une plage de
fréquence restreinte ce qui limite son action. Un filtre peut posséder plusieurs
cellules RC de filtrage pour mieux cibler son efficacité à différentes plages de
fréquences.
98
On peut avoir des condensateurs d’antiparasitage supplémentaires à rajouter,
(modifications après conception) sur recommandation d’un constructeur, ou encore
d’avoir à remplacer un modèle par un autre.
Les éléments selfiques donc inductifs, produisent un extra courant dû a la
mise sous tension ou à la coupure ne l’oublions pas. Les pics de tension peuvent
dépasser les 350 voir 450V pendant une fraction de seconde, d’où l’utilisation de VDR
dans de nombreuses occasions, certains antiparasites en sont pourvus.
Les lois électriques relatives à l’induction électromécanique nous le démontrent.
Selon l’importance des parasites que l’on doit atténuer ou résorber la
complexité et l’encombrement varient considérablement. Un antiparasitage à
la source est toujours le plus efficace. Ce qui explique le fait que bien souvent leur
montage se fait directement sur la carte électronique.
De plus, un antiparasite filtre aussi le réseau pour protéger l’électronique
conte des impulsions indésirables et néfastes aux commutations de
puissances et aussi a des déclenchements inopportuns de fonctions ou de
l’appareil. (ce type de filtrage est presque toujours incorporé aux modules,
sauf les tores-ferites sur certains câblages (signal ou commande entre modules)
Dans le domaine qui nous préoccupe, un parasite est surtout une perturbation
d’origine électrique ou électromagnétique (courants induits) comme les impulsions
électromagnétiques ou ondes HF indésirables et très gênantes, qui brouillent
les faibles signaux internes de l’électronique, et peuvent aussi engendrer des
disfonctionnements des circuits de puissance pouvant aller jusqu’à leurs destructions.
Dans la pratique, il est difficile de les supprimer en totalité tous les parasites, mais on
peut les atténuer dans de très fortes proportions. Un parasite de commutation
(relais, triac etc…) se traite plus facilement à la source qui le génère tant
qu’on est en réseau EDF, ce n‘est plus vrai sur les transmissions hertziennes
ou infra rouges.
Un antiparasite secteur se caractérise principalement par la valeur des
condensateurs et résistances qui forment ainsi un circuit oscillant ou
résonnant lequel se comporte en court circuit sur la fréquence pour laquelle il
est accordé et permet d’absorber en déviant à la terre le dit parasite.
(La valeur des composants détermine précisément la fréquence d’accord, et c’est la
raison pour la quelle il est différent sur chaque appareil)
Filtres à une cellule, l’un en montage asymétrique, l’autre en montage symétrique.
99
On ne doit jamais supprimer un antiparasite secteur, on peut nous demander
officiellement de le modifier. (Il faut bien entendu rester en conformité par rapport
au constructeur et vis a vis de l’EDF)
On ne remplace pas un antiparasite défectueux par n’importe lequel non plus,
surtout sur des appareils qui comportent une électronique de gestion avec
micro-Processeur.
Il est ‘‘dangereux’’ de laisser des appareils sans filtrage
des parasites, les ondes HF ou pics de tensions véhiculés par le réseau EDF,
peuvent dans certains cas, (qui restent toute fois exceptionnelles), déclencher une
mise en marche d’une fonction non sélectionnée ou pire, déclencher un
appareil alors qu’il était à l’arrêt avec les conséquences extrêmes que la
malchance cumule parfois pour arriver à des catastrophes tout aussi extrêmes.
C’est pourquoi, On se doit de respecter les caractéristiques
originelles d’un constructeur, si l’on veut respecter
l’efficacité optimale pour laquelle chaque antiparasite a été
conçu ainsi que la liaison à la terre sans laquelle un
antiparasite ne peut absolument pas fonctionner.
Il est conseillé de respecter les polarités d’entrée Ph et N
pour un maximum d’efficacité, surtout si ils sont de
conception asymétrique.
Rien ne contredit l’emploi d’un deuxième antiparasite avec des
caractéristiques un peu différentes si la nécessité l’exige.
L’important est le courrant admissible maximal qui doit être en accord avec
celui que peut consommer l’appareil.
100
Exemple;
Les anti-parasitages complexes et spécifiques se font souvent directement sur les
modules, en plus du classique filtre secteur qui équipe tout appareil et qui est toujours
référencé.
Schéma de l’imposant filtre secteur d’antiparasitage et la vue partielle de la carte ELIN.
Lorsque l’on a des parasites issus de commutations de courrant élevés ou de
fréquences différentes, (relais, IGBT, triac, moteurs à collecteur, Induction 25
ou 40khz) on utilise aussi des self plus importantes supportant l’intensité nominale en
plus des condensateurs et résistances classiques mais incontournables.
Certains de nos appareils de cuisson ne fonctionnent pas, et ne s’allument
même pas au niveau de l’affichage en cas d’absence de liaison à la terre. De
même si celle-ci est existante et trop résistive. (Supérieure à 20Ω)
101
Antiparasite sur carte séparée et disposé au plus proche du cordon d’alimentation réseau,
montage typique que l’on rencontre sur de nombreux fours à micro-ondes.
Représentation schématisée de la carte filtre.
102
Module Réseau secteur: (HB……)
Une parenthèse s’impose concernant l’utilité et le fonctionnement
de se dispositifs qui équipe la génération de fours ecoclean.
Cette carte fonctionne sur le principe identique à l’antiparasite, c'est-à-dire
une circulation de courrant dévié à la terre qui sert de prélèvement au 50Hz.
Cette astuce permet de condamner tout fonctionnement de l’appareil même si le
230V est présent, dès l’instant ou la liaison à la terre cesse d’exister.
Ce qui est censé de garantir une sécurité totale, pas de mise à la terre = pas
de fonctionnement, jusqu’à la mise en conformité de l’installation existante.
Ceci va sans doute accélérer les mises en conformité des nombreuses
installations NON-CONFORMES, sans raccordement à la terre.
Il y en a visiblement un très grand nombre, plus qu’on ne le pense en tout cas.
RAPPEL; Toute installation sans terre doit être signalée par
écrit pour qu’il en reste une trace, l’utilisateur est sensé de faire
le nécessaire pour sa sécurité et celle des autres s’il sont
susceptibles d’être en contact avec son appareil, les enfants sont
plus sensibles donc aussi les plus exposée aux Dangers
d’électrocution !
Mis à part les raisons de sécurité (conformité) aucun appareil ne doit
fonctionner sans la liaison à la terre, c’est aussi pour des raisons
techniques de bon fonctionnement.
103
En cas de terre résistive il n’en est plus de même, l’appareil reste fonctionnel
avec comme ‘‘premier symptôme’’ l’irrégularité du temps de l’horloge qui est
soumise a des variations, dues à une mauvaise synchronisation sur le secteur.
Les ratés dans la synchro induisent uniquement des retards plus ou moins importants,
parfois perceptibles sur plusieurs jours.
Une fréquence variable produit aussi ce
type de symptôme, sauf qu’on peut aussi avoir soit de l’avance sur l’horloge
ou un retard, seul le client peut nous aider en prenant plusieurs fois par jour une
comparaison sur 10 ou 20min par rapport à sa montre par exemple. C’est une chose
qu’il est impossible.
Du point de vue purement sécurité électrique, le problème de terre est résolu
par l’électricien en abaissant la sensibilité du disjoncteur, 20mA, 15mA voir
10mA sur la ligne concernée pour rester en conformité. Ce qui ne règle
absolument pas le problème dans nôtre cas, le problème reste le même si
l’électronique est conçue avec une détection par rapport à la terre ce qui
bloque quand même le module réseau…
PAS D’ALLUMAGE DES COMMANDES PAS DE FONCTIONNEMENT.
Ce type de module réseau, tel qu’il a été conçu au départ, ne pouvait
fonctionner que entre PHASE et NEUTRE et par rapport à la terre.
Le potentiel du neutre est le même que celui de la terre, soit ZERO volt.
Entre PHASE – NEUTRE et PHASE – TERRE on doit donc retrouver la même
différence de potentiel; 230-240Vac. Premier module adapté et disponible
sous la ref; 493216 (début 2004) pour les terres résistives +de 21Ω.
Un écart ou différence entre neutre rapport à la terre n’est possible qu’à la condition
d’une mauvaise terre. (Tension entre Neutre et Terre = terre résistive ou mauvaise)
Ceci sous entend évidemment que la mise à la terre peut varier fortement, par
exemple entre deux saisons, selon l’humidité, éventuelle oxydation de raccord de
jonction etc… Ce qui démontre qu’une installation neuve, récente, peut être
parfaitement en conformité pendant le test de validité et poser des problèmes
quelque temps après ce que l’on doit toujours considérer comme possible.
Le problème était sans solutions durant quelques mois,(en 2004) pour les
localités distribuant d’anciens standards EDF obsolètes mais toujours existants
malheureusement comme le BIPHASE (220V avec 2phases, pas de neutre) ce qui en
pèche la synchro de fonctionner même avec un raccordement à la terre.
Une polarité doit pour cela être au même potentiel que la terre, ce qui est
dans ce cas impossible, ce qui rend l’appareil par conséquent totalement
incompatible et NON FONCTIONNEL.
A la suite de problèmes de non fonctionnement sur les produits utilisant les modules
réseau, le constructeur les a modifié pour les rendre fonctionnels….
Tous les modules réseau disponibles depuis 2005, deviennent compatibles et
résolvent les problèmes des cas où il n’y a pas de neutre au réseau.
La référence reste inchangée sur les éclatés de pièces.
Certains problèmes peuvent subsister, comme on l’a vu en début, au niveau
de la désynchronisation qui engendre une dérive (avance ou retard) dans
l’affichage du temps. (Horloge)
Les cas relevant de fréquences réseau INSTABLES, ne peuvent être résolu par
le SAV, mais sont uniquement du ressort de l’EDF.
En France la fréquence est censée d’être à 50Hz avec une précision de 0,1Hz.
CAS RARISSIME, mais déjà observé;
Si la fréquence est constamment en train de varier, la synchronisation ne peut
pas s’effectuer convenablement, c’est très mauvais et le fonctionnement de
l’appareil devient aléatoire et avec des dérives importantes dans la gestion du
temps de l’horloge. Une mesure de la fréquence est rapide avec le Moniteur 3000
par exemple, il suffit de le connecter entre la prise et l’appareil.
104
Les notions d’ondes électromagnétiques
Induites: (indésirables)
Les appareils électroménagers sont dotés d’électroniques sans
cesse plus complexes qui ne peuvent pas se passer des
d’antiparasites et par conséquent de la liaison à la terre.
Pour mieux comprendre la complexité des interférences
électromagnétiques il est nécessaire de revoir quelques notions
fondamentales pour voir de quoi il est question exactement et
quelles peuvent être les influences. Une partie du spectre
électromagnétique nous intéresse particulièrement dans notre
métier, ce sont « les infra rouges » (IR)
Aucun appareil comportant une électronique ne doit fonctionner sans la
terre. La destruction de l’électronique est sans cela inévitable à terme
c’est juste une question de temps…1,2,…6…Xmois.
Dans ce cas précis l’exclusion de la garantie est justifiée.
Les influences électromagnétiques:
Les ondes électromagnétiques induites par le rayonnement du 50Hz ou 60Hz
sont les plus faciles à combattre, il suffit de blinder physiquement la partie a
insensibiliser en constituant une sorte de cage de faraday ou écran, un papier
alu adhésif peut suffire et on le relie à la masse de l’appareil.
Les tables a inductions, produisent des champs électromagnétiques non
négligeables et susceptibles de perturber voir endommager; Les prothèses
auditives, les prothèses cardiaques. (Leur fréquence de commutation se situe au
delà du spectre audible, et leur fréquence de travail se situe généralement entre 25 et
45kHz, un usage de poste radio ou TV est à prohiber dans un environnement
trop proche de ce type d’appareils, c’est incompatible.
Les prothèses auditives et cardiaques INTERDISENT l’usage
de tables à induction à toute personne qui en est pourvue.
La lumière intense des halogènes est aussi un exemple d’interférence, non pas
électromagnétique mais par rayonnement lumineux dont la réfraction est absorbe par
le dessus vitro (rouge) qui filtre la lumière vive et produit des rayons dont la longueur
d’onde est proche des led-réceptrices utilisées, et qui suffisent à les influencer et de les
rendre inopérantes soit par saturation lumineuse ou encore par réfraction non
souhaité, qui empêche ou bloque le bon fonctionnement.
Tout transformateur engendre un rayonnement électromagnétique, c’est son
principe de base de fonctionnement. Quand le rayonnement interfère sur d’autres
appareils il devient gênant, le concept de chaque appareil et la technologie
utilisée ont une influencent différente.
Un four a micro-onde génère un champ magnétique intense, un micro-onde
« inverter » génère moins de rayonnement magnétique mais plus
d’interférences HF. Dans tous les cas un poste de radio a proximité d’une
source rayonnante ou générant des parasites HF, le poste est un récepteur
par définition il rend donc audibles désagréablement ce type de parasites.
105
Les téléphones portables ont des fréquences de travail se situant dans la bande des
micro-ondes lesquelles peuvent être cause de soucis sur les appareils
sensibles aux variations de fréquences par exemple. Sans compter à long
terme pour ses utilisateurs médicalement parlant. S’il y a un émetteur relais
dans le champ visuel de l’appareil, on peut rencontrer parfois des problèmes
de décalage ou désynchronisation de la base de temps ou de mise en
fonctionnement. (Gestion de temps; décomptes, temporisations, commutation de
fin de programmation prématurée ou encore bloquer certaines fonctions etc…)
Ses décalages sont essentiellement intermittents ou irréguliers, l’horloge peut
prendre 20min en 12H et garder ce même décalages pendant 2,3….8…15jours ……
A ne pas confondre avec une mauvaise terre ou fréquence secteur variable qui
produit une dérive quasi-permanente par la base de temps perd ainsi sa
référence synchro avec le réseau EDF (50Hz – 0,1Hz).
Des activations et arrêts inopportuns sont aussi à craindre ou plus
sournoisement encore des disfonctionnements sporadiques ou aléatoires.
Une télécommande peut avoir aussi des interférences sur d’autres appareils
que celui pour lequel il est construit.
Si deux appareils ont des fréquences proches, la seule solution est la télécommande
universelle. (Elle travaille sur une autre plage de fréquences) C’est un phénomène
d’interférences.
Nous avons beaucoup d’appareils qui utilisent la technologie des infra-rouges,
aussi bien en télécommande qu’en applications plus simples de commande de
fonctions sensitives à led émettrices et réceptrices. (Deux par touche)
Un rayonnement direct de lignes THT EDF sont aussi un exemple rarissime de
disfonctionnements aléatoires occasionnés sur certains appareils.
C’est aussi le rare cas pour lequel il n’y a pas vraiment de solution.
A moins de100 mètres, le rayonnement est également nocif à long terme pour
l’organisme humain.
Cas rarissimes :
IL est déjà arrivé qu’on soit obligé d’adjoindre un deuxième antiparasite sur
un appareil pour l’immuniser et lui permettre de re-fonctionner correctement.
Un contrôle de fréquence (Monitor 3000 par exemple) peut aussi démontrer une
anomalie réseau surtout si la fréquence est très éloignée (45Hz ou 55Hz au
lieu de 50Hz) ou pas stable ce qui est pire encore, une variation permanence
de 2Hz pose déjà des problèmes de disfonctionnement, (comme les groupes
électrogènes) qui sont sensibles à la charge fournie, il faut les
surdimensionner pour avoir de la marge.
Il vaut mieux une fréquence fixe même de 45Hz (l’horloge prendra du retard)
qu’un 50Hz oscillant en permanence au tour de cette valeur (disfonctionnements
de certaines fonctions ou phases apparaissent aléatoirement, tout ce qui dépend de
la base de temps est affecté. (Module réseau de four, malgré un raccordement à la
terre correct.)
Les problèmes dues à une fréquence variable n’ont pas de solution
directe techniquement parlant au niveau de l’après vente. (Mais au
niveau du réseau EDF ou encore au niveau du concept électronique, qui doit disposer
d’une horloge interne ‘‘a quartz’’ par exemple pour ne pas être influençable par le
réseau secteur.)
C’est aussi parfois le cas sur les équipements de bateaux dont la source est un
générateur. La fréquence est rarement fixe, mais en plus elle est souvent de 60Hz ce
qui peut poser des problèmes si les appareils ne sont pas conçus pour.
106
QU’EST-CE QUE TOUT CELA NOUS APPORTE ?
La mise en pratique vise essentiellement à apporter une aide
complémentaire là où précisément les MOYENS HABITUELS,
ne permettent pas de cerner le problème. Ce qui évite de
remplacer les CARTES ELECTRONIQUES pour rien.
IL EST IMPERATIF DE SAVOIR POURQUOI ET COMMENT LES
DEGATS SONT-IL SURVENUS ?
SANS QUOI, LE RISQUE DE DETERIORATION DE LA NOUVELLE
ELECTRONIQUE EST FORTEMENT PROBABLE, VOIR IMMEDIAT DES
LA MISE SOUS TENSION. (Ce qui arrive à chaque fois lorsque la
‘‘vraie cause’’ n’a pas été réellement trouvée)
LES ELEMENTS CLEFS QUE L’ON VIENT DE PASSER EN REVUE,
AINSI QUE LEUR UTILITE OU FONCTIONNALITE, NOUS AIDENT A
TIRER DES CONCLUSIONS PRECIEUSES SUR LA CAUSE REELLE
DE DETERIORATION D’UNE CARTE ELECTRONIQUE. (Si le
composant n’est pas fourni ou référencé, c’est de plus en plus le cas
l’évolution et la ‘‘miniaturisation oblige’’)
AUTREMENT DIT, PRENDRE UN MINIMUM DE RISQUES ET POUVOIR
DETERMINER SI L’ANNOMALIE EST EXTERNE OU INTERNE A
L’APPAREIL PERMET UNE RECHERCHE EFFICACE DU DEFAUT.
VOILA L’UNIQUE FINALITE ET L’ETAT D’ESPRIT DE CETTE
LOGIQUE ‘‘ATTITUDE’’ QUI NOUS APPORTE UNE AIDE
PRECIEUSE PARTOUT OU SEULE LA DEDUCTION S’IMPOSE.
MEME S’IL N’EST PLUS POSSIBLE DE REPARER LA PLUPART DES
CARTES ACTUELLES LA CONNAISSANCE DE LA TECHNOLOGIE
DES COMPOSANTS AINSI QUE LA COMPREHENTION DE LEUR
FONCTIONNEMENT, MEME GROSSIER, PERMET DE REDUIRE
L’INCERTITUDE DES DIAGNOSTIQUES ET DE REDUIRE AUSSI
LE CHAMP DES RECHERCHES, LE GAIN DE TEMPS QUEL QU’IL
SOIT EST TOUJOURS APPRECIABLE.
LA DEDUCTION NOUS PERMET AUSSI DE CONCLURE, SAVOIR S’IL Y
A AUTRE CHOSE EN CAUSE DANS L’APPAREIL OU DE CERNER LE
PROBLEME GRACE A UNE METHODOLOGIE NOUVELLE.
VOICI TROIS EXEMPLES PRATIQUES D’ANALYSES, DE
DEDUCTION ET TROIS EXERCICES D’ENTRAINEMENT.
107
Exemple : N°1
Condensateur polyester fondu. Le module de puissance est HS.
Module de puissance induction IV.
Quelle analyse peut–on tirer de la photo ci-dessus et que peut-on déduire sur
les éventuelles causes possibles. Précision, Le fusible FS1 est intact, donc pas de
court circuit à priori sur les IGBT. (Puissance)
L’observation visuelle nous apprend, qu’in ne s’agit pas sur cette partie du
module de l’alimentation réseau ;
- Nous pouvons donc écarter les problèmes de surtension réseau.
Le petit condensateur au dessus de celui qui a FONDU, a souffert d’un
dégagement de chaleur ;
- Ceci nous démontre qu’il y a eu un échauffement anormal du condensateur à
film plastique et jusqu’à la FUSION de celui-ci. Qui a entraînée la mise en
court-circuit de ce dernier.
Un module comprend deux générateurs, une paire de IGBT par inducteur.
(Donc deux paires d’IGBT par foyer ou inducteurs)
- Un seul foyer INDUCTEUR est ici concerné. Ce qui implique l’utilisation de ce
dernier lors de la destruction de ce condensateur.
CONCLUSION; Sans autre information que le visuel du module, on devra se satisfaire
d’une approximation. (Les circonstances d’utilisation…etc)
Le phénomène a du être très probablement causé par un ustensile inapproprié lié
à la répartition ou mélange insuffisamment ferreux.
Attention une poêle déformée fait travailler irrégulièrement la partie puissance,
inducteur et les IGBT. Ce qui a pour effet de faire travailler l’oscillateur, (Induction)
avec une charge de courant transitoire élevé. Ceci finit par mettre les IGBT en court
circuit et faire fondre aussi la piste FUSIBLE. (Habituellement les IGBT ont des traces
visibles de claquage)
On peut également admettre une mauvaise qualité du condensateur, c’est
très probablement la cause. Un claquage de ce type de condensateur est rare sauf
surtension, dans ce cas on devrait avoir plus de dégâts. La fusion est encore plus
exceptionnelle. L’échauffement excessif est engendré par la vibration si les armatures.
C’est sans doute la vraie cause.
108
Exemple: N°2
Module de puissance de Lave Vaisselle. (Programmation V, Triac CMS)
Quelles sont les premières constatations que l’on peut tirer, et que peut nous
apprendre l’image ci-dessus. (Détail + Vue de l’ensemble du CI.)
Nous voyons clairement un triac détérioré, une partie du composant a
littéralement éclatée. Ce n’est pas toujours aussi flagrant, parfois une fêlure est
seulement visible à la loupe.
Nous avons localisé l’anomalie, l’appareil est en cause et nous devons encore
essayer de savoir par quoi exactement. (l’élément ou son câblage)
- A ce stade il est clair que le triac est définitivement HS (il a explosé). Les causes
possibles sont toute fois assez limitées. Seul un court circuit peut faire ce genre de
dégâts ou une surchauffe du composant, la carte ne montre aucune trace liée à un
échauffement.
-Cela peut être du à une infiltration d’eau, fuite, condensation, peuvent
provoquant un court circuit temporaire mais certes définitif pour un triac.
109
Il est vivement déconseillé de remplacer un module sans avoir compris
pourquoi ou à cause de quoi il a lâché, SINON le second subira le même sort,
c’est certain. Le bon sens nous le démontre et l’expérience le confirme.
Maintenant il nous faut trouver la cause réelle qui est à l’origine de la
destruction du triac. (Carte électronique)
- La première chose est de savoir à quelle fonction est affecté ce triac.
- La solution la plus rapide est d’avoir l’indication directe fournie par le constructeur
sur les affectations des différents triacs. Dans nôtre cas;TY3=Vanne de remplissage.
Nous pouvons écarter avec certitude les surtensions via le réseau EDF.
- La partie alimentation réseau du module n’a pas subie de dégâts. Ni coté pistes,
ni coté composants. Une surtension fait rarement des dégâts dans le module,
(triac) sans endommager autre chose sur son passage, surtout sur l’alimentation
(à découpage) du module qui ici est intacte.
Dans la recherche, nous avons deux options possibles;
- La possibilité de suivre la piste, le câblage (méthode valable que si on peut la
suivre visuellement dans sa totalité entre le triac et la connectique), pour déterminer
quel élément et quel circuit est directement concerné.
- Le schéma permet de suivre et de localiser le composant, (voir extrait de schéma
page précédente) qui nous conduit à la vanne de remplissage. Voir le pointillé rouge
qui nous dit; S2 = Vanne de remplissage.
- il faut bien entendu s’assurer que le câblage et la connectique ne soient pas
directement en cause, car c’est possible, c’est valable pour les deux méthodes, dans
l’unique but de s’assurer que seul l’élément final est concerné. Si on a toujours un
doute sur la vanne, 4 au total, c’est la seule qui est alimentée avec des fils violets.
***
CONCLUSION; Ici le circuit de la vanne de remplissage est directement en cause, le
câblage est facile à contrôler ainsi que la vanne S2, et dans le doute on la remplace.
La mise en court circuit peut se faire sous tension et pas forcément de suite,
parfois quelques minutes où plusieurs remplissages sont parfois nécessaires pour
reproduire le défaut, après de toute façon c’est trop tard pour le nouveau module.
C’est un cas typique qui nous indique que le circuit concerné est à l’origine
d’un court circuit, (module HS) si au contrôle nous ne pouvons pas voir la
vanne en question en défaut flagrant (impédance trop faible), le bon sens nous
pousse au remplacement de la vanne.
Il vaut mieux; 1module+1vanne que ; 1module + 2e module et 1 vanne c’est clair
dans le second cas ça coûte un module de plus et sûrement des frais de déplacement
supplémentaires.
Ce qui ne veut absolument pas dire qu’il faut systématiquement pour tous les
cas de figure ‘‘tout changer’’ il faut, simplement, faire la part des choses.
C’est là que intervient le savoir faire et le sens de la déduction, qui par la
connaissance nous apporte une aide supplémentaire et non négligeable.
Par exemple des pièces comme une vanne simple, une ptc de distributeur de produit
ou autre pièce de faible coût ne justifient pas le sacrifice inutile d’une électronique.
110
Exemple: N°3
Module de
gestion+Relais.
La VDR est brûlée et
le chimique 450V HS.
Gros plan de la VDR.
Chimique 450V avec
détail à gauche.
L’observation visuelle nous confirme la destruction totale de la VDR, montée
en parallèle sur l’entrée du pont redresseur de l’alimentation de la carte.
On s’aperçoit également que le condensateur électrolytique a subi également
des dommages, son boîtier est fendu. A priori le reste des composants ne nous
apprend rien de plus, mais c’est déjà plus que suffisant pour cet exemple.
CONCLUSION;
La seule cause possible dans ce cas précis, est une surtension.
Si nôtre chimique avait claqué par défectuosité imputable à lui même, la VDR aurait
pu également souffrir, mais dans ce cas le pont redresseur aurait du subir les
mêmes dégâts, autrement dit une destruction indéniable visuellement parlant.
(La sortie du redresseur est en parallèle avec le chimique de 450V)
111
EXERCICE de LOCALISATION des COMPOSANTS:
Module de puissance de LV.
1°/ Comment appelle-t-on ce composant……………………………………………………………………….
Quelle indication nous apporte K275………………………………………………………………………..
2°/ Quelle est la signification a ce symbole……………………………………………………………………..
3°/ Contre quoi ce symbole nous met en garde ?…………………………………………………………….
4°/ Quelles sont les caractéristiques de ce relais (bobine et contact)
…………………………………………………………………………………………………………………………………….
5°/ Quel type de condensateur s’agit-il ? ………………………………………………………………………..
6°/ Quelle est la fonction de cette pièce ………………………………………………………………………..
7°/ L’alimentation continue de ce module est ; (Rayer les mentions inutiles, a,b,c)
a) A Transformateur classique (prim;220V sec ..V)
b) Plus tôt du type RC (faibles consommations en BT continue)
c) Découpage (reconnaissable au transfo d’oscillateur de fréquence)
112
113
LES MOTEURS ELECTRIQUES
Lorsque qu'un bobinage est soumis a un courant alternatif, il crée un champ
magnétique alternatif, Leblanc à démontré que ce champ variable peut se
décomposer en deux champs fixes, tournant en sens inverse à la fréquence w ,
fréquence des courants d'alimentation de la bobine. (50, 60, 440hz etc)
Les parties tournantes (rotor) ayant un grande inertie, elle ne peuvent suivre aucun
des champs: le moteur monophasé n'a aucun couple de démarrage naturel (CD).
Il nécessite un artifice de démarrage. Lorsqu'il est "lancé" dans un sens le moteur
‘‘monophasé accroche’’ un des champs, mais l'autre champs tourne a une vitesse
double vis à vis du rotor occasionnant des couples résistants et des pertes fer
très importantes.
Tout l'art de conception des moteurs monophasés réside dans le fait de
supprimer ou d'amoindrir l'un de ces champs. Ce qui est naturellement
fait dans les moteurs triphasés.
Le cheval vapeur est une ancienne unité de puissance, encore utilisée pour
définir la puissance des moteurs électriques.
Presque tous les fabricants actuels de compresseurs continuent de donner les
puissances en Chevaux. 1/10e, 1/8e…1/4, 1/3, 1/2, 1 etc….
Le cheval-vapeur électrique européen est défini comme valant 736 watts, tandis
que le cheval-vapeur électrique britannique vaut 746 watts.
Le cheval était la référence de puissance des attelages avant l'avènement de la
propulsion mécanique. Le cheval-vapeur est la puissance fournie par un cheval qui
monte une charge de 75 kg au pas (soit 3,6km/h, ou 1m/s).
P = Masse × accélération de la pesanteur × vitesse
P = 75 m kgf/s = 75 × 9,806 65 × 1 = 735,498 75 watt
Un cheval-vapeur (ch) = 735,498 75 W.
La définition anglo-saxonne du cheval-vapeur (horsepower, hp) est quasi-identique,
la masse soulevée (55 livres) à une vitesse de 10 pieds/sec. Il vaut env, 746 watt.
P = Masse × accélération de la pesanteur × vitesse
P = 550 ft lbf/s = 55 × 0,453 592 37 × 9,806 65 × 10 × 0,3048
Horsepower, hp = 745,699 871 582 270 22 watt
On trouve aussi l'âne-vapeur, dp (donkeypower), étant de 250 watts (1/3 cv) et le
cheval-vapeur de chaudière, bhp américain (boiler horsepower) équivaut à un peu
plus de 13 chevaux-vapeur ! La plus utilisée étant la BTU (British thermal unit).
114
Généralités sur les moteurs électriques.
Certains paramètres nous intéressent directement, les autres sont
utiles que pour les bobiniers en cas de rebobinage des enroulements.
Paramètres d’un moteur électrique:
Quel que soit le moteur, les informations complètes qui le
caractérisent sont les suivantes:
-
Couple nominal
Couple de démarrage
Tension nominale et nature AC ou DC
Courant nominal
Fréquence de service 50ou 60hz ou autre (440 en aviation)
Vitesse nominale
Résistance de bobinage
Vitesse à vide
Courant à vide
Valeur du condensateur preconisé
Nombre de paires de pôles
Rendement du moteur ou son cosϕ
Notion de couple :
Capacité de lever une charge au bout d’un bras de
levier dont l’Unité = Newton.mètre = 9,81 x kg x m
Ordre de grandeur : 100 mN permettent de lever 10g au bout d’1m ou 100g au bout
de 10cm ou 1kg au bout de 1cm…
Plus le couple est fort, plus le moteur est capable d’accélérer
rapidement, malgré la charge connectée sur l’arbre.
Notion de vitesse angulaire :
Angle dont le moteur tourne par unité de temps:
Unité officielle = Radian / seconde
Unité pratique = tour / minute ; 1tr = 2.Pi.Rad
Puissance mécanique :
Couple x Vitesse
N.m Rad/s
kg.cm tr/min
Accélération du moteur :
C = J x Variation de vitesse
Durée
J = inertie
C = couple
Bilan de Puissance : (c’est le rendement d’un moteur)
La puissance absorbée est la somme de la P-utile et des pertes.
La puissance électrique fournie au moteur est transformée en
- puissance mécanique utile;
- pertes diverses (chaleur, frottements, réducteurs etc…)
115
Les Trois Principales familles de moteurs.
Moteur à Courant Continu : Inconvénients et avantages
-
Source de parasites (alimentation, électromagnétisme)
Très fort couple de démarrage
Nécessite une alimentation continue
Vitesse quasi proportionnelle à la tension d’alimentation
Couple quasi proportionnel au courant
Simple à mettre en œuvre
Contrôle en vitesse/position délicat, nécessité d’asservissements complexes
Changement de sens simple
Coût très variable selon la qualité du moteur
Parfois bruyant (moteur ou contrôleur de mauvaise qualité)
Techniques de pilotage :
-
Relais mécanique
Double relais, pour le changement de sens
Variateur de vitesse par hachage (IGBT)
Boucle d’asservissement avec capteur de vitesse
Moteur asynchrone : Inconvénients et avantages
-
Peu de parasites
Très faible couple de démarrage
Nécessite une alimentation alternative mono ou tri
Destiné à travailler sur une faible gamme de vitesse
Couple sans à-coups
Simple à mettre en œuvre (marche/arrêt)
Contrôle en vitesse/position très complexe (Altivar)
Changement de sens délicat
Coût peu élevé
Techniques de pilotage :
- Relais mécanique, relais statique
- Changement de sens par commutation d’un bobinage (réalisable par relais
mécanique, comme pour le moteur CC)
- Variateur de vitesse par module spécifique Altivar
- Boucle d’asservissement extrêmement complexe
Moteur synchrone
-
Inconvénients et avantages
Peu de parasites
Très puissant
Pas de couple de démarrage (incapable de démarrer seul)
Procédure de démarrage complexe
Couplé avec un moteur soit CC soit asynchrone
Nécessite une alimentation alternative (220V) tri
Destiné à travailler à une seule vitesse
Couple sans à-coups
Changement de sens impossible (avec le même enroulement)
Coût élevé
116
Les DIFFERENTS types de MOTEURS :
MOTEURS MONOPHASES ;
Le champ tournant est la somme vectorielle
(ou géométrique) de deux magnétiques engendrés par deux bobines décalées de 90
degrés et alimentées en monophasé dont l'une a son courant décalé de 90 degrés.
Moteur à bagues de déphasage (à pôles fendus, ou à spires de Frager),.
Ce type de moteur est constitué d'une bobine d'induction, un noyau en fer à cheval et
d'un rotor à cage qui n'est pas représenté sur ces 2 images afin que vous puissiez voir
le détail des bagues. de chaque coté de l'entrefer se trouve des bagues décalée de
l'axe en en face les unes des autres en cuivre en gris clair sur celle du bas ). Le rotor
a sa place à l'intérieur du cercle "vide" à coté de la bobine.
Fonctionnement : La bobine du stator alimentée en tension alternative est parcourue
par un courant alternatif. Ce courant induit un champ magnétique pulsant dans son
noyau et dans l'entrefer prévu pour le rotor.
Les bagues que l'on aperçoit sur les images sont des conducteurs électriques.
Soumises au flux magnétique variable, elles seront traversées par un courant induit
qui lui-même produira un nouveau champ magnétique variable (de même fréquence)
qui sera décalé temporellement par rapport au champ initial.
Ces deux champs pulsants légèrement décalés dans le temps et dans leur axes
ont une résultante magnétique tournante. Le sens de rotation du champ tournant
est donné par le sens des bagues. Ce champ magnétique variable, induit des
courants dans le rotor qui sont le siège de forces induites dont la direction est
celle du champ tournant.
Il n'est pas possible de changer le sens de rotation de ce moteur, sauf si
on a la possibilité de tourner l'enroulement.
Les moteurs à bagues ou spires de frager, sont réservés à des faibles
puissances jusqu’à 100W environ; ventilateurs, pompes de vidange, etc…
Meilleur compromis de fabrication pour des puissances inférieures à 100, 120W.
117
Moteurs monophasés à induction :
Sont composés d'un stator portant un bobinage à X nombre de paires de pôles et
d'un rotor à cage d'écureuil appelé également court circuit.
A l'arrêt le rotor est sollicité par deux champs tournant en sens inverse.
Ce moteur ne démarre donc pas spontanément.
En lançant le rotor (à la main par exemple) il peut alors démarrer
indifféremment dans un sens ou dans l'autre.
On ajoute une second bobinage décalé de 90° dans les encoches restantes :
la phase de démarrage ou phase auxiliaire alimentée à travers un artifice de
déphasage, condensateur, résistance, ou inductance.
Apparaissent alors deux couples moteur dus aux deux champs tournants :
le couple du champ qui tourne dans le même sens que le rotor est le plus
grand et tend à augmenter avec la vitesse.
Le second couple, est presque nul.
Le champ inverse induit un courant à 100 Hz dans le rotor qui produit une vibration,
et des pertes au rotor, et un bruit qui peuvent être gênants dans certains cas. Le
moteur monophasé a moins de glissement que le moteur triphasé mais il a un plus
mauvais facteur de puissance.
Sous trop forte charge il peut décrocher : à l'arrêt l'intensité devient alors très
forte et le moteur peut griller si il n'est pas protégé par un disjoncteur ou un
dispositif thermique.
Moteurs à induction à condensateur permanent :
Moteur biphasé car son bobinage comporte 2 phases égales occupant
chacune la moitié des encoches, l'inversion du sens s'obtient par simple
permutation de l'alimentation aux bornes des fils allant au condensateur
permanent, avec de l'autre coté un commun.
Les puissances sont égales dans les deux sens de rotation.
Utilisé pour les faibles puissances.
C’est le concept le plus utilisé dans tous les domaines où la puissance
n’excède pas le cheval vapeur, des puissances pas très fortes en somme, audelà ce concept n’est plus le mieux approprié.
C’est aussi le plus répandu en électroménager avec les moteurs 1/3-2/3 avec
condensateur ou des moteurs à collecteur.
118
Moteur à condensateur permanent et à bobinage dit
« 1/3 - 2/3 ».
Son bobinage comprend une phase principale qui occupe 2/3 des encoches, et la
phase auxiliaire occupant le tiers restant. Le nombre de spires de la phase
auxiliaire est en général le double de celui de la phase principale, sa section étant la
moitié de celle de la phase de marche. La phase de marche est repérée U1-U2, la
phase auxiliaire Z1-Z2. L'inversion de sens se faisant par croisement des
connexions d'une phase par rapport à l'autre en croisant Z1-Z2 ou U1-U2.
La phase auxiliaire étant en circuit en permanence, elle est en série avec un
condensateur permanent. Le condensateur produit le déphasage nécessaire à
l'alimentation de la phase auxiliaire, les deux circuits [phase principale] - [phase
auxiliaire + condensateur] restent alimentés en permanence.
Le condensateur est un modèle à film de polypropylène métallisé auto-cicatrisant, ou
parfois au papier imprégné d'huile. Valeur de la capacité: jusqu’à 68µFenviron
selon la taille et la puissance du moteur.
Il va de soi que la capacité dépend des caractéristiques et qu’elle ne peut pas
être modifié au hasard. Généralement elle est précisée sur l’étiquette du
moteur.
Cependant en électroménager les appareils n’ont pas forcément d’étiquettes
pour le préciser, ce n’est pas grave dans la mesure où le constructeur fournit une
référence qui donne la valeur correspondante prescrite par le fabricant.
Ces moteurs ont faible couple de démarrage:
Leur Utilisation reste limitée à des usages où l'on peut tolérer un faible couple
de démarrage : pompes centrifuges, machines démarrant à vide, etc.
119
Moteur à enroulement de démarrage,
(dit bifilaire ou à spires inversées)
Le bobinage est composé de 2 phases dissymétriques (généralement 1/3-2/3):
La phase de marche est bobinée normalement.
La phase de démarrage est bobinée de façon particulière : 70¨% de ses spires
sont bobinées dans un sens, dans toutes les encoches réservées à la phase de
démarrage, et les 30% de spires restantes sont bobinés à l'envers dans les
mêmes encoches (sauf exception sur certaines petites pompes où seulement
les bobines du plus grand pas comportaient des spires inverses).
Le fait d'ajouter des spires inversées n'augmente que la Résistance de la
phase auxiliaire, on aboutit au même résultat qu'avec le moteur "Split-Phase",
en un peu plus solide.
On obtient des moteurs économiques ayant un petit couple de démarrage,
néanmoins supérieur à ce qu'on obtiendrait avec un moteur à condensateur
permanent.
Fonctionnement :
Comme les moteurs mono à condensateur de démarrage avaient une borne du
condensateur reliée au contact d'un relais ou d'un coupleur centrifuge, la phase
de démarrage est ici coupée directement par 3 méthodes possibles toujours
utilisées;
un relais d'intensité
i
ou un relais de tension
u
ou un contact centrifuge (mécanique) dès que la vitesse nominale est atteinte.
Notre système sycasim est une variante d’un même principe, la commutation
de la phase de démarrage se fait par l’électronique qui active ou pas la
commande de ce relais, qui peut être intégré au moteur, sur un module fixé
sur le moteur ou intégré dans le programmateur.
120
Moteur à condensateur de démarrage et à bobinage
1/3 - 2/3 :
Le bobinage comporte deux « phases » : une phase de marche (phase principale)
et une phase auxiliaire (phase de démarrage).
Le bobinage de la phase de marche, qui occupe les deux tiers des encoches, son fil
est plus gros, donc la plus faible résistance ohmique.
La phase de démarrage, qui occupe le tiers restant des encoches.
Repérage des connexions: Phase de marche : U1-U2, Phase de démarrage : Z1-Z2
Le moteur comporte aussi un artifice de démarrage, qui peut être:
Soit un contact centrifuge qui sous l'effet de la force centrifuge (à une
certaine vitesse) coupe le circuit auxiliaire.
Soit d'un relais de démarrage : relais Klixon qui sont des relais d'intensité
dont le contact se ferme sous l'action de la surintensité de démarrage et se rouvre
dès que le courant est revenu à la valeur nominale. (moteur démarré).
Soit d'un relais de démarrage de type relais de tension placé aux bornes du
bobinage de la phase auxiliaire.
Ces bobinages sont réalisés en encoches pleines occupées par les conducteurs d'une
seule phase. Cependant les constructeurs américains et certains anglais ont coutume
de réaliser des schémas ayant des encoches partagées par les deux phases, ou
bobinages dits en « demi-encoches », mais parfois encore des bobinages 3/3 où les
deux phases se partagent des "demi-encoches" dans toutes ou partie des encoches.
Démarrage:
On alimente la phase de marche, en parallèle avec le circuit [relais ou contact de
démarrage + condensateur + phase auxiliaire]. Le relais coupe dès que le
moteur est lancé, ensuite seule la phase de marche reste alimentée.
Un relais d'intensité, comportant une bobine en série avec la « phase de marche »
attire le mécanisme d'un contact qui alimente un bref instant le circuit de
démarrage: [phase de démarrage en série avec le condensateur] pour lancer
le moteur.
Sur d'autres modèles c'est un contacteur centrifuge à masselottes qui coupe le
circuit de démarrage au delà d'une certaine vitesse.
Le condensateur de démarrage est un condensateur électrolytique de forte
capacité: 47 à 100µF voir plus, pour (Service Intermittent)
Ces moteurs ont un fort couple de démarrage :
CD/CN compris entre 1,5 à 3 ce qui est quasi équivalent au Cd/Cn des
moteurs asynchrones triphasés.
121
Moteurs à induction sans condensateur :
Moteur "Split-Phase" ou à phase de démarrage à haute résistance.
Il s'agit là d'un vieux système, encore utilisé par les constructeurs américains,
où faute d'une technologie des condensateurs fiable, les moteurs mono démarraient à
l'aide d'une résistance, parfois une self, en série avec la phase de démarrage et un
contacteur centrifuge de démarrage (parfois un relais d'intensité).
Ici la résistance a été intégrée au bobinage par la valeur ohmique
importante donnée à l'enroulement de démarrage (grand nombre de spires,
faible section). Parfois on utilisa même du fil de bobinage en fer émaillé,
c'était un piège pour les bobiniers, s'ils ne s'en apercevaient pas, le moteur
ne marchait plus après rebobinage tout en cuivre...
Ce système est fragile: La phase auxiliaire, très fine, peut griller
rapidement suite à un blocage ou un défaut de contact centrifuge.
Il est néanmoins toujours utilisé par des constructeurs anglo-saxons, américains, et
asiatiques pour réaliser des moteurs économiques et où l'on ne demande pas de
forts couples de démarrage.
Démarrage :
Le nombre de spires de la phase principale est supérieur à celui de la phase de
démarrage, la Réactance de la phase principale est supérieure à celle de la phase
de démarrage.
La Résistance de la phase de démarrage est très élevée (fil fin) par rapport à
celle de la phase principale.
Les deux enroulements sont connectés en parallèle.
Dans l'enroulement de démarrage le courant est presque en phase avec la tension,
tandis que dans la phase principale il y a un déphasage arrière par suite de sa
Réactance. Le flux d'un pôle étant en phase avec le courant, le flux de l'enroulement
de démarrage est en avance sur le flux de l'enroulement principal,
cela donne naissance à un champ tournant.
122
MOTEURS UNIVERSELS: (a collecteur)
Le moteur à courant continu, si l’excitation est indépendante le moteur devient
générateur ‘‘dynamo’’.
Ce type de moteurs est donc REVERSIBLE.
Pour les autres types, il faut un inducteur qui a suffisamment de magnétisme
rémanent pour engendrer une tension induite lors de la mise en rotation du rotor.
Il peut fonctionnes aussi bien en alternatif qu’en continu, c’est ce qui en fait
des moteurs universels.
Un moteur universel se compose d’un rotor bobiné avec un collecteur à
lamelles, d’un système de contact par friction sur le collecteur (charbons ou
balais) et d’un stator de deux types. Soit à aimant permanent, ou bobinage.
Avant de parler de pôles auxiliaires, il peut être important de rappeler ce que sont les
pôles principaux. Ce sont les enroulements de l'inducteur.
Il faut se rendre compte que l'induit est traversé sous un pôle de l'inducteur par un
courant de même sens et de sens contraire pour chaque pôles. Il en résulte un effet
de bobine engendrant son propre flux magnétique (en bleu) dont le sens est
perpendiculaire à celui de l'inducteur (en rouge).
123
La résultante (somme vectorielle ou géométrique- en vert) de ces deux flux est
donc légèrement désaxée par rapport au flux inducteur. Ceci est important, car il
faut que la commutation (emplacement des charbon) ai lieu dans cette axe
magnétique.
Bien sûr on pourrait calculer tout cela et décaler physiquement la position des
charbons. Mais selon l'intensité du courant électrique (qui varie en fonction de la
puissance demandée) le flux induit varie et donc la résultante et aussi son axe et donc
la position idéale des charbons.
Sur certains gros modèles (industriels) utilisés jadis ce réglage de positionnement des
balais était manuel, on ajustait au mieux (minimum) le crachement des balais.
Pour palier à ce phénomène, on construit des pôles auxiliaires en série avec l'induit et
dont le flux est opposé à celui engendré par l'induit. Une variation de courant induit
provoque une même variation dans les pôles auxiliaires. La résultante ne bouge
(pratiquement) pas.
Ces pôles auxiliaires se placent soit dans l'axe du champ de l'induit, soit sous
les pôles de l'inducteur.
Leur faiblesse réside dans l’usure des charbons par
frottement sur le collecteur. En AC et tensions élevées (240v) ils sont
fortement graphités (tendres), pour les tensions faibles 12, 24V on utilise en plus une
composante cuivrée (dure) pour réduire les pertes, la valeur ohmique de conduction.
Moteurs a collecteur et a aimant permanent. (DC exclusivement)
Dans ce moteur le flux inducteur (stator) est indépendant
du courant absorbé par le rotor. Le rotor est alimenté par les plaques du
collecteur et présente toujours les mêmes pôles d'induit face aux pôles des inducteurs.
La force exercée sur les conducteurs du rotor ne change jamais de sens en un point
donné; par contre nous avons un couple de force qui permet au rotor de se mettre en
rotation.
Si l'on fait tourner manuellement le rotor, nous obtenons une tension induite continue
aux balais (charbons). Ceci démontre le fait que ce moteur est bien réversible
en dynamo. (moteur ou générateur)
Pour changer le sens de rotation de ce moteur, il faut changer le sens du
courant de l'induit ou modifier la polarité des aimants permanents.
Un moteur universel avec aimant permanent, ne peut pas être employé avec une
alimentation électrique alternative.
L’appellation exacte des moteurs à collecteur a stator utilisant un aimant
permanent n’est plus universel, même s’il fonctionnent sur le même principe
car il sont non fonctionnels en alternatif.
Seuls les stators bobinés permettent l’usage des deux types de tensions et ont
droit à cette appellation.
Donc un moteur à collecteur n’est pas forcément un moteur universel, seul la
nature du stator nous permet de le confirmer.
Ce type est très utilisé en automobile, modélisme et partout ou en a une source de
courant continue. L’exemple typique de génératrice est la dynamo de vélo.
124
Moteurs a collecteur et a stator bobiné. (DC
ou
AC=Universel)
Dans ce type concept, c’est celui qui nous
intéresse directement, le moteur est alimenté en alternatif, même si le
moteur est un moteur à la base conçu pour le courant continu.
La vitesse théorique maximale est de 30 000Tr/min,
comparé à un moteur deux pôles avec rotor en court circuit qui est de 3000tr/min.
Nous ne parlerons pas de la régulation shunt, uniquement le système série.
Utilisé en électroménager sur nos appareils depuis le début des années
On appelle ce moteur ‘‘universel’’80 pour les moteurs d’entraînement LL, et
depuis toujours en petit électro (les robots, moulins à café et de très nombreux
autres appareils comme les aspirateurs, perceuse à main, mais aussi dans les moteurs
Pour changer le sens de rotation de ce moteur, il faut changer le sens du courant
soit l'induit soit l'inducteur. Alimenté en tension continue, le rotor est parcouru par un
courant alternatif dont la fréquence égale la vitesse de rotation ( en tr/s).
La caractéristique intéressante de ce moteur est que si la charge utile (puissance
demandée) augmente, la vitesse de rotation diminue, ce qui entraîne une
diminution de la force contre-électromotrice E' et une augmentation du courant
induit et inducteur et donc en finalité une augmentation du flux magnétique
inducteur, donc du couple ce qui peut suffire pour compenser et tend à rétablir la
vitesse initiale.
MOTEURS TRIPHASES:
Le champ tournant est la somme vectorielle (ou
géométrique) de trois magnétiques engendrés par trois bobines décalées de 120°
degrés et alimentées en triphasé.
Représentation des trois phases, leur ordre de superposition, lequel détermine le sens
du champ tournant.
Les avantages du triphasé sont nombreux.
L’intérêt est donc de profiter de ses avantages, car on sait faire du tri en partant d’une
source monophasé depuis longtemps, mais aujourd’hui le coût est moindre pour un
encombrement très réduit ce qui autorise l’usage en électroménager de ce type de
convertisseurs. Leur usage va se démocratiser rapidement, il offre beaucoup de
possibilités pour un constructeur avec des performances très intéressantes.
Jusqu’à présent les seuls systèmes connus étaient les onduleurs et les dispositifs
convertisseurs à condensateurs très lourds, très imposants, et surtout très chers, ce
qui en faisait une limitation réservée à l’industrie.
L’électronique n’est pas plus imposante que le moteur lui même.
On sait que les couples moteurs en triphasé, sont naturellement plus
importants qu’en monophasé, (a puissance égale)
125
Le rapport est de 1,732 pour les deux sources, ce qui n’est pas négligeable
dans la réalisation. A puissance égale et à tension égale le courant est donc
1,732 fois plus faible en TRI, ce qui se répercute automatiquement sur la
fabrication. Economie sur les matières, cuivre, stator, poids mini, facilité…
Il est industriellement très facile de fabriquer un module électronique,
les solutions de évolubilité sont très largement supérieures comparées aux
bobinages qui eux sont définitifs, une prise de champs stator au plus…que
des bobinages complexes ou plusieurs de différentes caractéristiques comme
c’est le cas en MONO.
L’électronique triphasé, mono-tri est en pleine expansion son coût est très
intéressant
a) Le concept général permet donc de réduire (a puissance égale) la taille des
moteurs. Ce qui permet d’utiliser des fils plus fins, des stators moins lourds etc…
b) Les bobinages sont plus simples et plus facile à réaliser ils sont identiques.
c) l’induit est du type à cage d’écureuil souvent moulé en aluminium, beaucoup
facile à réaliser et surtout beaucoup plus léger.
d) un autre avantage de taille est la suppression de tout dispositif de démarrage;
comme les enroulements auxiliaires, condensateurs de démarrage et autres relais
thermiques, tout comme le classique et incontournable condensateur permanent
nécessaire en monophasé.
e) un moteur à cage ne comporte pas de pièces en frottement, ni de collecteur,
le bruit est réduit à son minimum. C’est un facteur commercial très important.
Mono-TRI, est en circulation sur les LL WIQ, les compresseurs depuis 2005/6.
VARIEER la VITESSE des MOTEURS :
En CONTINU (DC)
Pour faire varier la vitesse des moteurs fonctionnant en courant continu la solution
la plus simple est de gérer électroniquement les durées d’impulsions du moteur
par un transistor spécialement conçu à cet effet, IGBT.
Ce qui correspond en d’autre terme, à une fréquence d’impulsions. On dit que
le courant est haché. La tension est quasiment la même, on travaille
quasiment en tout ou rien, c'est-à-dire que l’on joue uniquement sur la durée
d’alimentation. (Soit un pourcentage par seconde d’amorçage du moteur, 100%
correspond à la vitesse maximale du moteur)
Utilisé sur de nombreux appareils (LL) le courant continu est obtenu par pont
redresseur.
EN MOMOPHASE ;
Pour faire varier la vitesse des moteurs monophasés, on ne peut agir que sur la
tension, on utilisera donc des variateurs électroniques de tension monophasés,
et la plage de vitesse sera fonction du moteur et de sa charge.
Aucune variation ne sera sensible à vide, il faut mettre le moteur en charge
pour le freiner, car le principe est de diminuer sa puissance et c'est la charge qui
le ralentit.
EN TRIPHASE ou TRI-mono ; (3Ph en partant du monophasé)
Pour faire varier la vitesse des moteurs triphasés le meilleur moyen est de faire
varier la fréquence et la tension de son alimentation. On utilise des variateurs
ou convertisseurs de fréquence (inverters pour les anglophones)
126
qui sont des appareils courants de nos jours, dans lesquels on redresse
d'abord le courant puis un onduleur fabrique, à partir de l'étage continu, trois
phases décalées de 120 ° .
Une logique de contrôle réalise une loi U/f conforme aux caractéristiques de notre
moteur. La tension et la fréquence variant depuis zéro ensemble pour atteindre (par
exemple) 230 V 50 Hz.
Avec un convertisseur de fréquence
On utilise un convertisseur de fréquence ou variateur de fréquence (inverter)
qui à partir du réseau 230 V monophasé reconstitue trois phases décalées de 120°
électriques avec une loi U/f : 230V-50 Hz
Il suffit de câbler la référence vitesse pour avoir toujours le maximum et
programmer F max : 50 Hz, et de s'assurer qu'on est bien dans le cas de
figure d'une loi U/f 230 V - 50 Hz, ou simplement sur certains modèles de
tourner le potentiomètre à fond à droite et de ne plus y toucher.
Evidemment régler les rampes d'accélération et décélération à des valeurs convenables,
les constructeurs étant prudents dans leurs pré-réglages en mettant des rampes assez
longues...pour les petites puissances le réglage est fixe. Pour l’industrie, si un
moteur doit démarrer souvent, on laisse le variateur sous tension et on utilise
un petit interrupteur de mise en marche câblé sur la commande électronique
du variateur. Si la charge est entraînante ou à forte inertie, il faut
impérativement utiliser une résistance de freinage connectée au bon endroit
sur le variateur (en série avec le hacheur de freinage intégré à la plupart des
variateurs), sinon le variateur se mettra en défaut over-voltage lors de la
décélération.
Heureusement en électroménager, tous ses ajustages sont rendus
automatiques et entièrement gérés par le système électronique, la mise au
point étant faite par le concepteur en fonction des moteurs utilisés.
Un exemple de gestion triphasé avec source monophasé appelé mono-tri:
127
L’observation nous apprend ;
On distingue la self de filtrage réseau avec ses condensateurs, la VDR d’entrée
(secteur), au centre on aperçoit trois rangées semblables de composants.
Chacune des rangées correspond à la régulation d’une phase.
Deux composants de régulation et un transformateur pour l’oscillateur de fréquence
avec ses composants environnants (système à découpage) le tout est piloté par le
circuit intégré en bas à droite.
On peut également repérer les éléments d’alimentation du module.
Le pont de diodes (rond) est sous le transformateur de fréquence de la première
colonne, avec un condensateur chimique de filtrage et une Diode zener a proximité.
Chaque phase (circuit de puissance) est du type à découpage, ce qui sous
entend une autoprotection par rapport au débit sur chaque phase. Si l’une
des PH est coupée ou le compresseur bloqué, l’intensité consommée est
devient supérieure et le dispositif de limitation réduit fortement la tension
entre 20 et 90V. Attention des tensions mesurés anormalement faibles
n’incriminent pas FORCEMENT le module !!!
C’est la même réaction, d’auto protection rencontrée sur les alimentations
internes des modules en cas de problèmes sur les basses tensions. (A ceci
près, qu’ici c’est la puissance qui est concernée par la limitation de courant)
128
LES DIFFERENTS types DE DEMARRAGE:
Condensateur de démarrage et condensateur permanent.
I Condensateur permanents: (faibles valeurs)
On trouve des condensateurs de deux technologies:
Papier à isolation imprégné d'huile, qui se présente sous forme de tube en
aluminium sertis avec des cosses ou un connecteur de raccordement.
Où à film de polypropylène métallisé - auto cicatrisants: la plupart du temps
en boîtier plastique blanc scellé à la résine, mais certaines marques les font
encore sous tube aluminium serti.
Les tensions d'isolement habituelles sont de l’ordre de 400 - 450 V~ voir 475 V~
surtout depuis le passage du 220/230V à 240V.
Auto cicatrisant signifie que la conception de ces condensateurs autorise des
micro-amorçages entre armatures, amorçages à l'effet "auto réparateur".
Chaque fois que se présente une surtension ou une faiblesse de l'isolation du
condensateur, il se produit à l’intérieur de la bobine du condensateur une mini
explosion dans une zone très localisée entre deux couches de diélectrique, ce qui a
pour effet de volatiliser une infime partie de l'aluminium de l'armature et de
rétablir aussitôt la fonction de condensateur.
Ces condensateurs peuvent donc vivre plusieurs "petites morts" et s'en porter pas plus
mal, là où des condensateurs d'autres technologies auraient rendu l'âme depuis des
lustres ! Mais il faut savoir qu'à ce jeu le condensateur laisse un peu des plumes, il
perd un peu de sa capacité (réduction de la surface des armatures)et que petit à petit
il va lui manquer des microfarads, jusqu'au jour où le moteur peinera pour démarrer...
Ce type de condensateur est donc différent dans son comportement.
En principe il ne se mettra quasiment jamais en court circuit franc,
seulement sa capacité peut très fortement varier à la baisse.
II Condensateur de démarrage: (très fortes valeurs)
Obligatoirement de conception électrochimique ou électrolytique pour des
raisons d’encombrement qui sont liés aux fortes valeurs de leurs capacité:
Ce sont des condensateurs de fortes valeurs, réalisés en technologie
électrolytique pour une utilisation ‘‘exclusivement intermittente’’, 5 à 30sec
maximum, ce qui est largement suffisant pour lancer un moteur.
Sinon il y a explosion du condensateur par réaction chimique de l’électrolyte
qui n’est pas fait pour fonctionner en alternatif en très longtemps.
Ils se présentent comme un cylindre de plastique ou encore de bakélite noire.
Ce sont des condensateurs électrochimiques non polarisés, dits "pour démarrage
de moteur monophasé"
Les condensateurs à papier huilé, donnent plus tôt des
pannes franches, tout ou rien, car le claquage provoque
généralement la coupure d’une des liaisons ou plus rarement
une mise en court circuit partiel ou total du diélectrique.
129
III
Les contacteurs de démarrage :
Contacteur centrifuge :
Le plus répandu, monté sur l'arbre coté opposé entraînement, derrière le
ventilateur. Divers modèles sont utilisés selon les constructeurs.
Quasiment plus en électroménager depuis de très nombreuses d’années.
Relais d'intensité :
Monté en série avec la phase de marche, opérant un contact rapide sur phase
auxiliaire.
Le relais colle avec l'appel de courant au démarrage, le contact se ferme et alimente la
phase auxiliaire (en série avec le condensateur si il y a), mais le courant décroît
brusquement dans la phase principale quand le moteur approche de sa vitesse normale,
ce qui a pour effet d'ouvrir le contact quand la valeur de seuil du relais est atteinte et
de couper l'alimentation de la phase de démarrage.
KLIXON, ELD (qui sont des relais d'intensité électromagnétiques, à contact NO),
et ETA (qui est un relais à bilame thermique, à contact NC, pour lequel il faut donc
inverser le raisonnement donné ci-dessus)
Relais de tension :
Monté en // sur la phase auxiliaire (hors condensateur) : collé ou non suivant
l'évolution de la tension aux bornes de la phase de démarrage.
La tension aux bornes de la phase auxiliaire croit avec la vitesse du moteur ; le contact
NC du relais alimente la phase auxiliaire pendant le démarrage, puis à une certaine
tension de seuil, lorsque la vitesse du moteur est proche de sa vitesse normale, le
relais colle, coupant l'alimentation de la phase de démarrage ;
La tension induite dans la phase auxiliaire suffit à maintenir le relais collé en
marche, ceci évitant un battement fâcheux.
Thermistance PTC de puissance :
Il s’agit d’une grosse
varistance "à coefficient de température positif", CTP ou PTC, qu’on insère en série
avec la phase de démarrage, le courant qui la traverse l'échauffe et augmente
brusquement sa résistance, la rendant ainsi "non passante" et interrompant le circuit
de démarrage. Utilisé dans les groupes hermétiques de certains réfrigérateurs
(Danfoss pour ne citer que celui là...)
Nous avons aussi ce type de relais sur certains moteurs de lave vaisselle.
130
IV Relais électroniques et régulateurs de vitesse:
RELAIS ELECTRONIQUES;
Ou une commutation étoile triangle avec contrôle de courant ou de tension
pour les puissances de plusieurs kW ou dizaines de kW en 380V (u400V)
(industrie), nécessite quelques précautions ou procédures de démarrage.
REGULATEURS DE VITESSE;
L'organe de commutation est constitué d'un triac, d’un IGBT et d'une
temporisation électronique qui assure la gestion des variations de vitesse
aussi bien à l’accélération qu’à la décélération grâce aux indications d’un
tachymètre pour les moteurs à vitesse variable.
Le seul point faible des régulateurs électroniques (plus anciens) réside dans le
fait qu’ils ne doivent pas être privées de tension pendant une vitesse élevée
du moteur, sous peine de risque de graves dommages.
A une vitesse lavage par exemple cela ne porte pas à conséquence car le
poids de l’eau, plus la charge et la faible inertie de rotation (25,50tr/min)
provoque un arrêt très rapide. Là on ne risque pas grand-chose….
Il n’en est plus du tout ainsi lorsque un moteur tourne en ‘‘essorage’’ à une
vitesse élevée, (1000 voir 1400tr/min) une coupure de l’alimentation engendre
la coupure de l’excitation du moteur (coupure de courant secteur) le moteur
devient générateur (la force contre-électromotrice est proportionnelle à la vitesse)
et renvoie une tension élevée sur la carte qui se trouve dépolarisée (absence
de tension pour le fonctionnement de l’électronique) ce qui bien souvent se traduit
par la destruction de la carte de régulation, Triac, IGBT.
Le phénomène est amplifié par l’inertie du linge, une charge lancée à grande
vitesse qui nécessite un temps relativement important, 1 à 2 minutes pour
l’arrêt total.
L’évolution des appareils et de leur électronique devient quand même moins
sensible à ce problème, ce qui est pour nous une bonne chose.
Régulation électronique de moteur universel avec codage par prog-mécanique. WOH2.,WP7,WM3.
131
Le principe reste valable pour les moteurs alimentés en courant continu, à deux choses prés ;
IL y a un pont redresseur en plus et le triac est remplacé par un IGBT.
En ce qui concerne le traitement du signal tachy, il peut être soit à effet hall où à
tension proportionnelle (génératrice).
Jadis la tachy hall était réservée aux appareils haut de gamme,
depuis la WIQ-eurowasher (très haut de gamme) ce n’est plus une règle.
Une génératrice est tout de même beaucoup plus simple à contrôler on ne s’en
plaindra donc pas.
Techniquement les deux systèmes se valent. Le traitement du signal étant
différent c’est tout. L’un interprète une tension, l’autre une fréquence pour asservir la
rotation du moteur.
Qu’il soit alimenté par un triac (DC) ou un IGBT (DC) c’est finalement pareil
dans le principe, si ce n’est la réduction du bruit de sifflement généré par le
collecteur et proportionnel à la vitesse. Ce qui change c’est le choix du concept
par le constructeur, mais pas grand-chose en finalité,
Comme on l’a vu plus haut un moteur à collecteur et à vitesse variable du
type série devient un casse tête. (il existe également des montages schunt mais
pas sur nos appareils)
Pour chaque vitesse il faudrait un calage ou positionnement des balais
différent, le positionnement optimal de la rampe porteuse de balais convient
pour une plage de vitesse réduite. Pour bien faire, un dispositif qui décalerait
l’angle d’inclinaison des balais pour compenser, ceci est très compliqué à réaliser
surtout sur des moteurs relativement petits. (400-800W environ)
Au fur et à mesure que la vitesse augmente, (accélération) le courant induit
dans le rotor bobiné en série avec le stator se trouve décalé et en retard de
par son inertie liée à son poids. A la décélération c’est la même chose mais
dans l’autre sens.
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