composante continue du courant qui alimente le magnétron du four µ ondes?

[Yffig]

Bonsoir ER,

Ton analyse de cette simulation d'alim linéaire est tout à  fait exacte et ne contredit pas ma propre analyse.
Ma simulation porte sur un transfo (réel et mesuré) d'une 30-aines de VA au vu de la taille et ne m'a servi qu'à  m'amuser avec Spice sur ce type de circuit que j'utilise souvent (avec des 1N4007).
En intégrant les puissances instantanées, j'obtiens:
-au primaire 16.3W
-au secondaire 11.3W
-pour une utilisation de 10.6W
=> C'est pas brillant (plus les pertes dans la régulation linéaire qui est en aval...)
Ces alim linéaires qui sont extrêmement répandues à  des puissances bien supérieures (j'ai du 48V régulés en 6A par ex. ampli HiFi Classe A), se comportent toutes de cette manière "calamiteuse" du point de vue réseau de distribution: elles ne consomment que lorsque le condo se charge et le reste du temps sont complétement réactives (ce que tu exprimes par "presque à  vide"). Par ailleurs pour obtenir une ondulation résiduelle faible en sortie du condo, le "temps de charge" est forcément réduit ce qui ne peut qu'aggraver le pb en chargeant le réseau uniquement sur les crêtes de tension...et tous les abonnés du sous réseau en même temps
Ces mesures (de simulation) collent assez bien avec ce que donne Samsung sur le µ-onde dont j'ai récupéré le transfo: 1250W consommés, 750W restitués.
Mon propos sur ton fil, par cette simulation, était surtout de montrer que LT-spice détecte bien une composante moyenne du courant non nulle même si elle est extrêmement faible, ce que fait aussi ta sim avec des zeners.

Pour ton µ-ondes (qui est une alim "presque linéaire"), comment expliques-tu qu'ils arrivent à  améliorer le fonctionnement pour arriver à  un PF que tu mesures à  0.95 ?

Bonne soirée

Yffig

[ElectroRun]

Bonjour,
le transformateur µ-onde absorbe une puissance de 1200 W et le magnétron restitue 700 W en puissance µ-onde.
Mais la puissance de sortie du transformateur doit être au moins de 1000 W, car ce genre de transformateur a un rendement de l'ordre de 85%.
Voyons les pertes :
Hypothèses :
primaire R1 = 2 Ohm ; secondaire chauffage cathode R2 = 0,08 ohm ; secondaire anode R'2=100 ohms
courant chauffage cathode : I2 = 12A (estimé) courant anode I'2 = 0.35 A (estimé). Courant primaire en charge : I1 = 6 A (mesuré)
pertes fer mesurées à  vide : Je me fie au relevé du courant (déformé, voir fichier) et du calcul soit 65 W. Cohérent avec l'expérience qui prévoit 5% de pertes fer. 
pertes joule  : R₂*I₂² +R'₂*I'₂²+ R₁*I₁²  =0,08*12²+100*0.35²+2*6² environ 100 W
Soit une puissance restituée au secondaire de 1200 - 65 -100, supérieure à  1000 W.
La différence (300 W) est dissipée par effet joule d'où la présence des ailettes sur le magnétron et du ventilateur.
Je me fie aux relevés par sonde de courant.
A bientôt.

[Yffig]

Bonjour ER,

Merci pour tes calculs mais ce n'était pas mon propos.
Ma question c'est:" Comment avec un circuit dont le secondaire est aussi mauvais, les constructeurs arrivent à  obtenir un PF que tu mesures à  0.95" ?
Le courant au primaire que tu as sondé ne ressemble guère au courant que Spice calcule...beaucoup plus "propre"
Je joins une simulation avec la série harmonique du courant:
Spice, via la commande .four calcule, dans la simulation jointe, les 20 premiers harmoniques (avec la phase de chaque harmonique!) de la série de Fourier du courant et calcule ensuite un PF à  0.70...
Le transfo parfait n'a pas de prise en compte de la bande passante du transfo réel, peut être que la BP du transfo réel est beaucoup plus faible que les 50 Hz....1000 Hz parfaits sur lesquels il calcule la série. je vais regarder si on peut réduire cette BP avec des capas sur le transfo parfait

Peux tu faire une FFT sur le courant que tu relèves (avec échelle linéaire en Y) ?

Bonne journée

Yffig

[ElectroRun]

Bonjour Yffig,
Je me suis procuré  et remis en marche un micro ondes DAEWOO KOR 63D7 en déchetterie, ce qui me permet de le modifier pour des mesures en sécurité et pour que Madame ne demande plus "où est le micro-ondes ?". (les mesures sont légèrement différentes de mon Samsung)
La plaque signalétique indique 1200 W absorbés et 800 W d'énergie micro-ondes restituée.
La pince AC/DC 100 mV/A ne mesure que le courant au primaire du transformateur (une boucle de fil est sortie à  l'arrière pour la pince de courant, ce qui permet d'exclure : lampe, ventilateur, moteur plateau).
Voici les mesures :
- fichier "four_micro_onde_DAEWOO_FFT_courant_primaire.bmp" : courant total 6,1 A puissance 1253 W FP = 0,90. pour la FFT, que des harmoniques impairs vu la symétrie demi-onde. Fondamental : 5,6 A ; H3 : 2,32 A ; H5 : 1,0 A ; H7 : 240 mA. je n'ai pas la phase.
- fichier "vide" : j'ai débranché la cathode et la HT pour avoir le fonctionnement du transformateur à  vide. courant : 3,9 A ; puissance 119 W ; FP =0,13.
- fichier "cath" : j'ai débranché la HT par sécurité, et branché les sondes sur le circuit de chauffage cathode : courant 10 A ; tension 3,1 V ; puissance 31 W ; FP = 1,0.
- Je ne me risque pas à  faire des mesures sur le circuit HT évidemment!
- rapport de transformation primaire-secondaire chauffage = 0,0139 (3,2 V secondaire à  vide avec primaire 230 V).
Voilà , je tiens à  disposition de ceux qui demandent les fichiers tableur pour les calculs de puissance et de courant efficace.
Malheureusement je n'ai pas suffisamment de connaissances avec LTspice pour simuler correctement un transformateur, je ne peux que me fier aux relevés oscilloscope.
Pour information je joins un fichier "chargeur_BMW_i3" (c'est pas ma voiture, j'ai donné mon courant en échange d'un relevé) qui montre qu'on peut faire du redressement avec un courant magnifiquement sinusoïdal pour une puissance de 2500 W  (alimentation PFC). Voir les normes EN 61000-3-2.
Affaire à  suivre, j'emprunte du matériel pour d'autres mesures, mais il faut du temps.
A bientôt.
Claude

[Yffig]

Re,

Merci pour ce retour rapide.
Je vais prendre un peu de temps pour regarder ça de plus près. Lorsque le four "tourne", le courant, même si distordu, se "recale plutôt bien sur la tension du primaire: on est bien dans un mode essentiellement résistif...intéressante expérience !
Tes copies d'écran sont (bien sûr) assez proches celles du précédent four.
Tu as quand même un peu d'harmoniques pairs (ta courbe n'est pas parfaitement symétrique par rapport à  90°) mais c'est effectivement surtout des harmoniques impairs.

Bon am

Yffig

[Yffig]

Bonsoir ER,

Pas facile de trouver qq chose pour comprendre comment ça peut "marcher aussi bien" en pratique question PF.
Pour essayer de qualifier la simulation avec le modèle "diode Zener" pour le magnétron et en me disant que cela pouvait ensuite être soumis à  une maquette, j'ai fais la simulation suivante ..en Basse Tension bien sûr (cf PJ et l'asc).
J'ai repris mon transfo BT, adjoint un circuit de clamping (avec C=10 µF plutôt que 1) et une charge R+Zener.
Et bin, c'est pas brillant... un PF  de 10 %... (le courant au primaire est quasiment en quadrature avec la tension d'où les 10%, cf la phase de la fondamentale H1 de la série de Fourier du courant).
L'intérêt de cette simulation, c'est que le montage peut être réalisé sans danger pour effectuer les mesures que tu as faites (à  condition d'adapter le transfo et la zener à  ce que tu as) pour confirmer/infirmer la modélisation.

En ce qui me concerne, l'Electro-Technique n'étant vraiment pas ma tasse de thé... je n'irai pas plus loin sur le sujet.

Si tu souhaites faire des mesures de caractérisation magnétique d'un transfo, j'ai trouvé un TP en BT:
https://www.chegg.com/homework-help/questions-and-answers/discussion-transformer-core-characteristics-observed-applying-ac-excitation-observing-sign-q31532047 qui semble intéressant. Mais je pense qu'ils ont oublié le transfo d'isolement en entrée  :o

Sinon, un petit point de détail:
Pour une analyse en Série de Fourier telle que LT-Spice la fait une seule période suffit bien sûr.
Mais pour une FFT qu'elle soit faite par LT Spice ou par ton Rigol, la Transformée de Fourier doit être faite sur un grand nombre de périodes, les raies seront alors beaucoup plus fines.

Bonne suite

Yffig

[ElectroRun]

Bonjour Yffig,
Merci en tout cas pour le temps consacré à  la question.
En fait avec un transformateur abaisseur, le courant secondaire est très faible, et il ne reste que le courant magnétisant (250 mA crête car ZL1 = 1366 ohm) en quadrature. Même si on ajoute le courant secondaire ramené au primaire (I₁ = mI₂), ça ne change rien.
J'ai remis un transformateur élévateur (x10) sans changer la Zener et curieusement le courant devient sinusoïdal en phase avec la tension.

En ce qui me concerne j'ai fait une demande de prêt de matériel auprès d'un établissement scolaire où je travaillais, et je ferai des essais pour obtenir un modèle correct du transfo HT.
Cela prends du temps pour obtenir la réponse.
Je reviendrai donc sur la question si j'ai des résultats.
Ce serai bien de comprendre l'allure du courant dans le magnétron.
Cordialement.

[Yffig]

Bonjour ER,

Ton explication semble bien être la bonne... à  condition de parler du "courant primaire très faible" au début de ton texte :).

Les diodes à  vide usuelles ont des tensions de "seuil" relativement faibles  (ex de la double 5Y3 en PJ et tu trouveras facilement la datasheet complète sur le Net , trop grosse pour être jointe ici), ça peut effectivement très expliquer le phénomène du FP qui s'améliore avec le courant primaire comme tu le constates. Mais le papier des russes semblaient indiquer un "seuil" plutôt élevé. L'avantage d'un modèle Spice simple dans ce cas c'est qu'il s'abstient d"'exploser" le composant soumis à  des tensions ou courants trop élevés  :)

Ton fil m'intéressait surtout pour le transfo THT afin de pouvoir enfin expliquer les raisons de mon échec lorsque j'avais essayé d'en monter 2 tête bêche. Je serais donc très intéressé par tes résultats.

Sinon, encore un petit détail concernant LT-Spice, pour faire un .asc plus simple tu peux transformer ta série de zeners (ou de diodes) en 1 seul composant en créant un .subckt et donc un unique composant sur le schéma. C'est assez facile à  faire. Si tu as besoin, je peux te détailler comment le faire.

Bonne suite

Yffig

[ElectroRun]

Bonsoir,
Je suis effectivement intéressé par la façon de transformer un paquet de Zener en un seul composant.
Il y a un second mystère que je n'arrive pas à  élucider : quand on écrit une directive pspice ".four", comment obtient -on les résultats? Ils sont cachés quelque part et je ne trouve pas.
J'ai l'autorisation du chef d'établissement, mais il manque celle de l'intendant pour emprunter le matériel du lycée.
Avec un wattmètre RMS et un alternostat je vais faire l'essai à  vide et l'essai en court circuit du transformateur ce qui me permettra de définir l'inductance magnétisante, les inductances de fuite, les résistances primaire et secondaire.
J'ai enseigné en IUT génie électrique et je connais bien les TP sur le transformateur. sur le site :
https://www.chegg.com/homework-help/questions-and-answers/discussion-transformer-core-characteristics-observed-applying-ac-excitation-observing-sign-q31532047 ils utilisent un AOp pour intégrer et trouver une image du flux. Un simple filtre RC suffit avec une fréquence de coupure très basse. Je joins un fichier "essais de transformateur monophasé" réalisées sur un transfo d'isolement 2500 VA. (mesures dans un territoire 60 Hz).
Je compte acheter ce matériel, mais pas facile de se faire livrer à  La Réunion. En revanche, il faudra modéliser le circuit magnétique pour être réaliste sur la non linéarité du courant.
A bientôt.

[Yffig]

Re,
je te réponds rapidement pour la série de Fourier:
C'est dans menu View...Spice Erorr Log que le focus soit sur le schéma ou l'oscilloscope.
FFT est aussi dans View mais uniquement quand le focus est sur l'oscilloscope.
Je te décrirai sous peu la façon de faire pour le bloc de zener ou autre
Bonne soirée
Yffig

[Yffig]

Re,

Voici la procédure (enfin... une des procédures les plus simples pour un subckt très simple):
Création d'un sous circuit (.subckt) de 2 zeners 7.5V en série (BZX84C7V5L qui sont en bibliothèque standard dans LT-SPice)
avec en PJ les différentes "étapes"

1- Créer un fichier schéma Double_Zener.asc
Mettre obligatoirement des labels qui seront les points d'accès au subckt, ici K et A (pour lisibilité externe: K=Kathode et A=Anode) et l’enregistrer dans un répertoire "user"

2- Dans le menu, choisir View : Spice NetList => le ficher texte Double_Zener.net s'ouvre
Noter le nom du fichier .net et fermer la fenêtre.

3-Menu File / Open.... pointer sur le répertoire des fichiers, choisir le type de fichier NetLists, et sélectionner le fichier Double_Zener.net
Après la ligne de commentaire (commençant par une *), insérer le texte:
.subckt Double_Zener K A
supprimer les lignes .backanno et .end
ajouter en fin de texte :
.ends Double_Zener
enregistrer le fichier .net

4- mettre en surbrillance la ligne .subckt Double_Zener K A (complète)
click droit / Create Symbol =>
LT-Spice propose de créer automatiquement le symbole (.asy) associé au 2-port associé au .net => Répondre Oui (C'est la plus simple façon de procéder). Il est alors possible de modifier la représentation du symbole du subckt mais c'est trop long à  expliquer, on se contentera de ce qu'il propose, c'est largement suffisant pour nos besoins actuels: un rectangle jaune avec des bornes marquées K et A (et un numéro d'instance Unnn).
Enregistrer le symbole. Il sera placé dans le répertoire \AutoGenerated et on pourra alors l'utiliser comme n'importe quel composant

5- Vérifier le bon fonctionnement de l'ensemble:
Créer un .asc l’utilisant (j'ai fait une sim de la caractéristique de cette double zener de "15v" par une commande .dc

=> Opération réussie
(J'espère n'avoir rien omis...)

Bonne soirée

Yffig

[ElectroRun]

Merci Yffig pour ce cours très précis. Je sais maintenant créer un sous circuit.
Merci aussi pour FOURIER.
Impossible de deviner tout seul, c'est bien caché!
Je reviendrai sur la question dès que j'aurai d'autres mesures.
Cordialement.

[Yffig]

Bonjour ER,

En fait le fichier SPICE Error Log n'est pas si "obscur" que cela: c'est ici que Spice va enregistrer tous les résultats de calculs que tu lui auras demandé par une directive .meas et tu pourras même facilement faire un "plot" des résultats lorsque que tu utilises la commande .step. Consulte la page suivante pour un exemple intéressant:
https://www.analog.com/en/technical-articles/ltspice-using-meas-and-step-commands-to-calculate-efficiency.html
sur la page suivante tu auras un petit flyer qu'il est bien utile d'imprimer:
https://www.analog.com/media/en/simulation-models/spice-models/LTspice_ShortcutFlyer.pdf?modelType=spice-models

Sinon, la méthode de création d'un .subckt telle que je te l'ai décrite n'est pas le seul moyen d'obtenir le composant désiré mais elle a l'avantage d'initier à  quelques "profondeurs" de Spice: intégration d'un composant tiers, opération souvent ratée quand on débute avec Spice, symboles .asy et répertoire AutoGenerated.
Par contre elle est un peu iconoclaste car les Netlists sous la forme de .net ne sont pas des fichiers permanents de Spice: Spice les recréé à  chaque simulation lancée et les fait disparaitre quand tu quittes le logiciel. Il est fréquent d'oublier de les enregistrer après modification, la simulation marche bien mais la prochaine relance d'une simulation du fichier (après fermeture de Spice) fournit alors un message d'erreur qui "rend perplexes" les débutants.

A plus

Yffig