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

[ElectroRun]

Bonjour,
Le relevé grâce à  une sonde  AC/DC du courant consommé par un four micro onde montre que l'appareil consomme un courant sans composante continue. Or, le montage doubleur de tension composé d'un condensateur 1 µF et d'une diode HT au secondaire du transformateur HT qui alimente le magnétron fournit une tension continue.
Une tentative de simulation avec LTspice montre une composante continue au primaire du transformateur.
Les puissances en jeu sont les suivantes :
lampe 20 W ; moteur d'entraînement du plateau : 4 W ; ventilateur : 18 W ; mesure de la puissance perdue dans le fer du transformateur (essai sur transfo à  vide) : 65 W ; puissance totale consommée : 1330 W.
Il apparaît donc que le magnétron consomme 1330 - (20 + 4 + 18 +65) = 1223 W. Le chauffage de la cathode ne doit consommer que quelques dizaines de watts, reste que la cavité absorbe un courant continu important sous une tension de quelques milliers de volts.
Pour des raisons de sécurité, impossible de faire des mesures coté HT.
Mais où est donc passée la composante continue au primaire du transformateur ?
Je joins l'oscillogramme relevé ainsi que les paramètres de réglage de l'oscilloscope. sonde tension x 500 sonde de courant 100 mV/A.
Merci à  Bertrand pour la qualité de sa chaîne youtube, et merci d'avance à  tous les bidouilleurs qui me suggéreront des idées.
A bientôt.
Claude, île de La Réunion.

[loulou31]

Bonjour,

A l'entrée du transfo le tension est 50Hz et donc le courant est aussi à  50Hz......Il ne peut y avoir de composante de courant continu à  l'entrée : quand l'alternance passé à  "0" il n'y a pas de courant... du moins sur une charge resistive.
En sortie de l'alimentation HT, la tension du transfo est redessé et filtrée : la tension est continue et le courant aussi continu. C'est le condensateur qui stocke l'énergie pendant la période ou la tension est à  0V et qui la restitue à  la charge ( magnetron).
Pour toute alimentation secteur qui sort du continu, le courant à  l'entrée est alternatif et a uen frequence de 50Hz.

Jean-Louis

[Yffig]

Bonjour,

C'est illusoire de simuler un transfo de µ-ondes avec LTSpice sauf à  maîtriser complètement les paramètres du noyau magnétique, saturation du noyau, résistance des enroulements (c'est du fil Alu pour ce que j'en ai constaté), le modèle de la diode HT, etc.
(et je ne te parle pas de la caractéristique courant (tension) du tube lui même car je n'ai jamais rien trouvé là  dessus...)
Je te cite: "une composante continue au primaire du transformateur" ??... Éventuellement une valeur moyenne non nulle car le signal sinusoïdal est distordu par le secondaire fortement non linéaire: fais la simulation avec une simple alim linéaire: transfo (parfait avec résistances DC), pont de diodes , condo et charge fictive pour voir...

Peux tu joindre ton fichier de simulation (l'.asc) ?

J'avais essayé de faire un transfo d'isolation avec 2 transfos µ-ondes tête bêche => échec total (cf ce fil:
http://forum.bidouilleur.ca/index.php?topic=528.msg3634#msg3634

Bonne journée.

Yffig

[ElectroRun]

Bonjour Jean Louis et Yffig,
Je vous remercie pour vos réponses rapides.
Je joins le fichier LTSPICE *.asc, mais je n'arrive même plus à  obtenir les "Traces".
Transformateur "parfait" : La valeur inductance primaire 122 mH est obtenue pour une impédance 38 ohm en 50 Hz qui donne un courant de 6 A (mesuré!). l'enroulement secondaire chauffage cathode comporte 4 spires soit 25 µH (je mesure 3,7 V à  ses bornes), l'enroulement HT avec dix fois plus de spires qu'au primaire a une inductance 100 fois supérieure, soit 12,2 H.
La résistance de chauffage de la cathode a une valeur de 0,2 ohms (mesuré)
Il n'y a pas de redressement double alternance pour la HT. Il s'agit d'un doubleur très simple.
J'ai alimenté un montage condensateur 1µF série diode AK avec le secteur 230 V.
A vide (voir fichier "tension de sortie à  vide" sonde tension x 500, le condensateur se charge sous V crête = 325 V dès la première alternance positive, puis la diode se bloque, la tension aux bornes de la diode est égale à  la tension secteur moins Vcrête, elle varie sinusoïdalement donc entre -2Vcrête et 0.
Avec une charge de 3,3 kohm (voir fichier, sonde de courant 100 mV/A), la tension est négative et ressemble à  un redressement simple alternance négative.
donc le courant est de valeur moyenne non nulle, il comporte  une composante continue superposée à  son ondulation 50 Hz.
si m = 10 est le rapport de transformation, alors au primaire on doit avoir dix fois le courant dans l'enroulement HT, et donc j'attends un courant de valeur moyenne non nulle.
Je joins aussi un fichier montrant le courant magnétisant du transformateur (relevé à  vide), certes non sinusoïdal, mais sans composante continue.
Affaire à  suivre, et merci encore pour l'intérêt accordé à  ma question.
A bientôt.

[Yffig]

Bonsoir ER

Merci pour l'asc.
A l'exécution de ton fichier, LTSpice met un temps interminable à  calculer ça (4ns de calculs faits en 30sec....)
Donc j'ai modifié la bête et en particulier retiré le TimeStep  :( Il est préférable de laisser Spice le déterminer lui même et là , ça marche bien...
Sur la sim en PJ j'ai mis le courant au primaire...pas jojo....
Bon, comme je te le disais:
- illusoire de faire faire cet exercice à  Spice... en particulier le magnétron est un oscillateur... il ne peut pas être simplement modélisé par une résistance, car si résistance il y a..., elle est forcément NEGATIVE qq part (c'est ce que je voulais dire quand je disais dans mon précédent post que j'ignorais tout de la relation courant = fonction (tension). (Mais cf l'EDIT plus bas.....)

Par ailleurs la THT n'est en aucun cas "filtrée", le condo de 1µF avec la diode HT ne sert qu'au doublage (fonction de "clamping"), ce qui veut dire que le magnétron se prend des pulses de 0 à  3300V toutes les 20 ms...ça doit sacrément le secouer  :P

PS: quand je te proposais de regarder une simple alim linéaire avec pont, c'est juste parce que ça t'aurait déjà  montré comment sont les courants et tensions avec ce modèle très classique mais si souvent tellement mal compris au niveau des courants (si le pont te gêne...mets un redressement simple alternance).

Bonne soirée de fin d'hiver là  bas

Yffig

[Edit du 19/08]
Quand j'avais recherché la datasheet d'un magnétron Panasonic 2M236-M42 il y a 2 ans je n'avais rien trouvé et je ne trouve toujours rien aujourd'hui..
Par contre, en cherchant " Magnetron Spice Model", il y a au moins 3 documents qui peuvent intéresser si tu veux modéliser plus réalistement un magnétron et son transfo:
https://www.researchgate.net/publication/325707304_Modeling_and_simulation_of_a_low_power_magnetron_as_an_element_of_electrical_system
https://www.osti.gov/servlets/purl/539860
https://silo.tips/download/parametric-design-guidelines-for-mw-oven-inverter-abstract-inverterized-magnetro
En particulier le premier doc fournit les courbes V(I) [plutôt que I(V)] et grosso modo il s'agit de la caractéristique d'une diode thermoïonique (sans la résistance négative donc qui apparaîtrait par ex avec une tétrode) . Autant pour moi ! :P donc l'oscillation proviendrait de l'impulsion périodique de THT "mise en forme" par les résonances des cavités...
Dans le 2° doc, le magnétron est modélisé par une série de zeners
Le 3° doc modélise le transfo THT.
Bonnes lectures !
Yffig

[Yffig]

Bonjour ER,

En complément je te donne les caractéristiques mesurées sur un transfo (vient d'un Samsung 1250W consommés, 750W restitués).
mesures résistances par Keysight 34461A, inductances par LCR DE-5000 (à  100 Hz car le DE est "optimisé" pour la mesures des ESR des condos de filtrage...jusqu'à  100Khz)
Primaire: 1.865 Ω, L magnétisation: 309 mH, L fuites: 54 mH
Secondaire: 105.5 Ω, 24.25 H et 4.8 H
donne Ls/Lp=N²= 78.5 et donc rapport de transformation (à  vide) de  8.86
(nota: je ne ferai pas de mesures de ce rapport avec 240V ac au primaire puisque ces transfos ne sont pas linéaires d'après mon expérience , voir le fil du Forum que je t'ai donné)
Le K serait donc de 0.91/0.895 selon le sens de la mesure des fuites, ce qui me semble faible... ? à  cause de Rdc ?
Bonne journée
Yffig

[Yffig]

Re,
En complément aux PJ d'hier soir, voici:

-Sur une période (20 ms), le détail du courant au primaire et sa valeur moyenne sur une période est de ....6.3 A !!! :o
Quand la tension disparaît au secondaire, le circuit se met à  osciller tout seul à  ~ 490 Hz (sans doute self de magnétisation (primaire) de 122 mH et capa 1µ qui donne une F résonance de ~456 Hz)
Et je te parle pas du cos φ... :D, si tu as un Linky...ça va douiller...

-Sur 2 périodes, le graphe de la puissance "instantanée" donne une puissance moyenne de 732W plutôt réaliste elle.

Bonne journée

Yffig

[loulou31]

Bonjour,


"Et je te parle pas du cos φ... :D, si tu as un Linky...ça va douiller..." . Contrairement à  tout ce que l'on peut lire sur les réseaux sociaux,  le compteur Linky ne comptabilise et ne facture que la puissance active, comme avant et les vieux  compteurs electromagnétiques. Par contre le Linky  surveille la puissance apparente et peut couper si cette dernière est supérieure à  celle du contrat souscrit. Il y a souvent une confusion entre ces deux notions de facturation de la puissance en kWH et de la surveillance du seuil de puissance en kVA.

Pour ce qui est du courant moyen il semble bien d'après les relevés d'ElectroRun  qu'il soit pratiquement égal à  0. En fait les disjoncteurs différentiels dans les installations électriques n'aiment pas les courants continus; il y a des modèles spécialement prévus qui acceptent une composante continu du courant.

Jean-Louis

[ElectroRun]

Merci Jean Louis, et merci Yffig pour le temps que vous consacrez à  me répondre, et pour les liens : le premier lien sur la simulation du magnétron est une mine d'or! je le dévore.
En attendant, je ne maîtrise pas du tout LTSPICE, aussi je cherche à  faire des vraies mesures plutôt que la simulation.
Pour le µ-onde : A vrai dire, je trouve par calcul (sur 3 périodes) 0,25 A de composante continue (voir fichier .XLS) et 6,1 A efficace (intégration par méthode des trapèzes puisque le courant est déformé) en me basant sur les mesures importées depuis l'oscilloscope. Les colonnes A,B,C sont importées, les colonnes D et E corrigent avec les facteurs de conversion des sondes, la colonne F est la puissance instantanée, La colonne G la puissance moyenne (active), la colonne H le courant moyen, la colonne I, la valeur efficace (racine moyenne des carrés). Le facteur de puissance de mon µ-onde est de 0,95. Le fondamental du courant semble en phase avec la tension , et les harmoniques faibles (faible puissance déformante).
pour la simulation : J'ai modélisé le magnétron par une Zéner (2,6 kV = 80 x 33 V), et imposé des conditions initiales aux courants des inductances pour avoir directement le régime permanent, mais il y a des incohérences dans les résultats (discontinuités de courant dans L???). Je suis loin loin du résultat de la publication "Modeling and simulation of a low power magnetron as an element of electrical system".
J'ai une question : existe-t-il une liste complète des directives SPICE (.op).
Cordialement.

[Yffig]

Re,

Comme je l'ai déjà  écrit 2 fois, je pense qu'il est illusoire de vouloir simuler ce circuit sans disposer de modèles sérieux concernant au minimum:
- le magnétron
- le transfo lui-même
Concernant le magnétron, il est possible qu'un modèle de diode à  vide correctement paramétré donne des résultats plus satisfaisants, le YTer roumain Fesz a publié de très bonne choses (en anglais) sur la modélisation de diodes à  vide:
https://www.youtube.com/watch?v=GUFMfSlD2AM&t=1395s
De toutes manières je recommande fortement ses vidéos et son usage intensif de LT-Spice.
Pour mes besoins en modèles de tubes à  vide , j’utilise les bibliothèques de Duncan: http://www.duncanamps.com/technical/ltspice.html
Pour le transfo: sans modélisation de la saturation du noyau, les simulations n'ont pas vraiment de sens vu les courants qui circulent dedans. Ces transfos n'ont pas d'entrefer et ont même les tôles soudées entre elles...bonjour les pertes par courants de Foucault mais c'est forcément volontaire (peut être pour éviter les vibrations).
En plus la régulation de puissance émise se fait par mode ON OFF ce qui ne simplifie pas les choses...

Ceci étant, je suis un grand fan de LTSpice et j'en fais un usage abondant, mais il y a des limites à  mes connaissances dessus: par ex. je ne sais pas (encore ?) réellement simuler complètement des composants magnétiques , je me contente de modèles linéaires avec fuites.

Pour une liste des directives Spice, tu peux ouvrir le Help et rechercher "directive" tu auras déjà  une 1ère liste...
mais elle semble plutôt incomplète par rapport à  la liste  que fournit Gilles Brocard dans son ouvrage LT Spice IV 2nd édition (si tu me laisses 24h, je la recopierai brute de fonderie).

En tout état de cause, ce sont tes mesures en live qui font foi bien sûr mais c'est tellement amusant de jouer avec Spice et  il donne de très bons résultats dès lors qu'on l'alimente avec de bons modèles.

Bonne soirée

Yffig

[Yffig]

Re,

Je viens de simuler ton asc avec les zeners...
C'est vachement mieux !
Le courant moyen au primaire sur une période secteur n'est plus que de 3.5 mA donc du niveau de l'épaisseur du trait => selon mes critères personnels, c'est une simulation réussie !
Par contre, l'oscillation en "roue libre" a complétement changé de fréquence, elle est à  ~10 KHz donc mon hypothèse de Lmagnétisation*1µF n'était pas la bonne :(

Bonne nuit

Yffig

[Yffig]

Re, re

Finalement je ne te recopierai pas la liste des directives... elles sont (toutes ?) là :
http://156.17.38.202/LTSpice/ltspice_guide_en.pdf
Bonne lecture

Yffig

[ElectroRun]

Bonjour Yffig,
Pour l'instant je n'ai rien de nouveau à  rajouter sur le sujet, je vais faire d'autres mesures pour modéliser le transformateur HT. Et je vais apprendre à  modéliser une bobine à  noyau de fer avant de modéliser le transformateur.
A suivre...
A bientôt.

[Yffig]

Bonjour ER,

Excellente idée que de persévérer et tiens nous au courant !

Si ça peux tu t'aider....:
-LT-Spice a deux exemples dans son répertoire Examples\Educational : Ideal transformer et NonLinearTransformer (qui nécessite d'avoir compris le modèle qu'ils implémentent dans Ideal...)
-une recherche "Spice CHAN Model"" te donnera énormément de billes.

Sinon, j'espère que, toi, tu as saisi ma boutade concernant le Linky et le cos φ... si d'aventure tu avais branché ta simulation sur le réseau  :D. Oui, j'aurais pu tout aussi bien écrire "tu vas prendre cher quand la brigade d'Enedis va débarquer chez toi ..." ça n'aurait pas plus eu la signification que EDF fait payer la puissance réactive.
Maintenant il est sûr que cette info remonte chez Enedis. Et je pense que c'est très bien qu'ils contrôlent la puissance réactive.
EDF ne me facture depuis 2 ans qu'ils m'ont installé le Linky que des kWh (en attendant qu'ils me taxent pour le Linky puisque c'est prévu comme ça, un report de taxation pour éviter que tout le monde braille à  la 1ère facture reçue dès l'installation du Linky).
M'accuser d'être un vecteur de bruits de chiottes venus du fonds des poubelles de l'Internet , c'est un peu fort de café...
Mes seules sources concernant le Linky sont celles fournies par Stéphane Marty aka Deus Ex Silicium dans ses 2 vidéos YT et qui est plutôt une source très fiable (même si il s'est un peu emballé dans son test de petites alims-chargeurs à  propos de tensions "fantômes", sujet que j'ai évoqué sur le fil "Transfo..." de Speedfender).

Sinon, tu n'as pas essayé de regarder une petite alim linéaire comme je te le proposais ? Tu aurais vu qu'il existe un petit courant moyen au primaire du transfo et que ces alims linéaires sont loin d'être parfaites... là  on pourrait parler de cos φ ~0 !
Le transfo est idéalisé avec des valeurs mesurées. Attention aux facteurs d''échelle sur les graphes !

Bonne journée.

Yffig

[ElectroRun]

Bonsoir Yffig,
J'ai "joué" avec ton schéma de transformateur.
La raison pour laquelle le facteur de puissance est très mauvais est qu'il fonctionne pratiquement à  vide.
En effet, les pertes fer sont faciles à  calculer, il suffit de mettre une charge presque nulle (I1 = 0.005 A) pour visualiser le courant primaire à  vide soit 250 mA crête et un déphasage de  84,4° (L1w 1366 ohm >> Rserie 133 ohm), donc une puissance apparente 42 VA, une puissance réactive 42 VAR et presque rien en puissance active. Il y a aussi les pertes cuivre. Demander à  cette alim seulement 10,5 W (21 V x 0,5A) c'est la faire fonctionner presque à  vide.
Quelle est la puissance de ce transformateur?
J'ai mesuré le facteur de puissance d'ampoules LED, il est de 0,5, c'est mauvais mais les puissances sont ridicules (moins de 10 W par lampe)
Voir relevé du courant 5 ampoules LED total 30 W.
Pour un modèle réaliste il faire l'essai à  vide et mettre une résistance parallèle sur L1 puis l'essai en court circuit sous tension réduite et courant secondaire nominal. Je vais essayer cela pour le transformateur de µ onde.
En ce qui concerne le compteur d'énergie, avant LINKY, ça disjonctait en dépassant par exemple 30 A (pour un abonnement 6 KW).
Pour le même abonnement, ça va disjoncter à  26 A car 230 V x 26 A = 6000 W. On perd donc 13% sur la puissance souscrite et il faudra passer à  9 kW si on flirte avec le maximum. On ne paiera jamais la puissance réactive, mais on paiera un abonnement plus cher. Rien de bien méchant!
Bonne soirée.