avril 2013 – Pcdwarf.net

Pastilles de contact electrique

Trucs et astuces techniques Commentaires fermés

Avr 222013

L’ouverture en charge de contacts électriques est généralement accompagnée d’arcs électriques donnant naissance à des contraintes importantes au niveau des dits contacts. Des solutions consistent à ajouter au niveau de la surface ou zone de contact des matériaux composites sous la forme de pastilles de différentes épaisseurs et de différents matériaux.

Les pastilles de contact sont destinées à supporter des courants crêtes entre 200 et 600 ampères par millimètre carré de pastille.
Ces matériaux subissent en service des sollicitations extrêmes, avec des vitesses de montée en température pouvant être en surface de l’ordre de 1000°C par milliseconde, des densités de puissance supérieures à 10kW/mm2 ainsi que des températures transitoires généralement supérieures à 2500 K. Ils sont le siège de phénomènes mécaniques, hydrodynamiques, électromagnétiques violents et complexes. Ils doivent de plus être en mesure de supporter plusieurs millions de cycles sans pour autant se souder dans les conditions de forts courants.

La pastille est constituée d’un alliage de matériau conducteur à base d’argent et de cuivre, d’une fraction de particules réfractaires telles que du carbure de tungstène, du tungstène ou du nitrure de titane et d’une fraction de fibres de carbone.

Elles sont réalisées de manière usuelle par frittage d’une poudre composée d’un alliage à base d’argent de cuivre de tungstène et de nickel. Ces matériaux de contact présentent une conductibilité électrique élevée, une résistance suffisante à l’oxydation et de bonnes propriétés en ce qui concerne la résistance de contact. Cependant, ces alliages métalliques montrent une tendance indésirable à la soudure et ils ont tendance à provoquer l’adhérence des surfaces ou/et une migration de matière entre les éléments de contact.

De nombreuses solutions consistent à ajouter à la poudre d’alliage un matériau conducteur tel que du graphite. De tels matériaux sont couramment utilisés pour réaliser les pastilles de contact des disjoncteurs. Le graphite présent dans la matrice métallique permet de réduire le risque de soudure des contacts. Toutefois, la présence du graphite entraîne une érosion mécanique accrue de la pastille. Du carbone, sous forme de fibres peut être aussi apporté à la poudre d’alliage, mais l’amélioration de la résistance à l’érosion est acquise au prix d’une altération du comportement du contact à la soudure. Un compromis acceptable est de mélanger des particules de graphite à des fibres de carbone, avant incorporer ce mélange à la poudre métallique.

(Informations extraites du brevet EP1655749 B1)

En conclusion, les pastilles de contact qu’il y a dans les relais, interrupteurs et disjoncteurs sont d’une nature tout a fait spéciale et étudiée. On ne peut pas « bricoler » un équivalent pour réparer un contact altéré ou usé.

Un document vraiment très intéressant :
http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/15/28/73/PDF/Bonhomme.pdf
(ou une copie si le lien précédent est mort)

Que valent les disjoncteurs magnéto-thermiques 1er prix

Sans catégorie Commentaires fermés

Avr 052013

Après avoir entendu la com de grands constructeurs de matériel électrique comme par exemple Legrand ou Merlin Gérin. Je me suis dit qu’en effet, si certains disjoncteurs étaient dangereux, et risquaient de prendre feu plutôt que de disjoncter, il vallait mieux installer de la qualité. C’est d’ailleurs ce que j’ai fait chez moi car j’ai un réseau électrique un peu complexe et je ne voulais pas prendre de risque. Je me disais en effet que ces coupe-circuits étaient relativement compliqués et qu’il vallait mieux éviter la « merde chinoise » ce qui est par ailleurs une simplification abusive, les produits de qualité étant pour la plupart eux aussi fabriqués en chine.

J’en étais là de mes opinions sur la question quand, en passant dans ma quincaillerie préférée, j’ai remarqué une différence absolument effarante entre les prix des disjoncteurs en question..
Le « NOV’ELEC 10A » est à 4.80€ alors qu’en face, son homologue de chez AEG est à 8.99€ (soit quasiment le double), et celui de chez Legrand est à 12.25€ soit deux fois et demi plus cher ! (Les prix étaient identiques pour les 16A.

Et là, après avoir regardé le disjoncteur premier prix sous toutes les coutures, il m’a semblé en apparence bien monté, sans économie sur la solidité du plastic ou autres éléments qualitatifs concernant l’apparence. Le truc est labélisé NF mais j’ai envie de voir par moi-même.
Je me suis donc dit que pour un peu moins de 5€ ça vallait le coup d’en prendre un pour un torture-test de qualité 🙂

Après avoir sécurisé un minimum mon plan de travail, avoir chaussé des lunettes de protection et un gros coupe-circuit des familles à portée, j’ai donc passé l’après-midi à lui mettre des « chtars ».

Premier constat : la protection thermique déclanche un peu tard : à 12A efficace ça ne déclanche pas. Avec 13A, ça finit par péter après environ 1 minute. Et vers 16A (mesure approximative) Il faut environ 15 secondes. Le point positif, c’est que la coupure est bien nette, ça fait clac et ça coupe le jus d’un coup.

Second constat : La partie magnétique déclanche vraiment sur les grosses surintensités.
Je n’ai pas réussi à créer un courant maîtrisé capable de déclancher la coupure instantanée. Et j’ai donc travaillé en créant des court-circuits.
Ca claque furieusement à l’intérieur mais c’est normal, et la coupure semble extrêmement rapide.
Tout ce que j’ai pu trouver pour la mesure de courant c’est de mesurer la tension entre 2 points d’un fil de 1.5mm².
En partant du principe (non vérifié) que la résistance de ce type de fil est typiquement de 11,700 Ohm par kilomètre et que mes pinces étaient distantes de 20cm environ, j’ai donc approximativement mesuré la tension sur une résistance de 2.34 milliOhm. Et vu que j’ai mesuré une crête d’environ 1V, ça ferait théoriquement un pic de courant à un peu plus 400A !!! énorme ! Mais en même temps c’est un court-circuit…. on pouvait s’y attendre.

Vu que l’on est en régime alternatif, selon si le court-circuit se produit en début ou en milieu de période, on a un signal différent. Quoiqu’il en soit le déclanchement se produit sur une demie-période soit environ 2ms et correspond à peu près toujours à la même valeur crête du courant. On peut noter que le courant ne s’éteint pas instantanément (certainement l’étincelle de coupure). Il faut environ 0.8ms pour que le courant disparaisse.

Après avoir fait une bonne centaine de court-circuits : Démontage et état des lieux.

Evidemment, le point de contact a été un peu malmené mais il est encore en bon état alors qu’il a quand même pris une centaine de court-jus dans la tête, ce qui n’a rien à voir avec ce que l’on peut espérer produire en une vie entière d’utilisation normale.
Le mécanisme de déclanchement ne semble pas avoir subi d’usure.

Je ne comprends pas le rôle du bloc métallique en bas à droite. Peut-être est-ce une sorte de claqueur pour éviter un arc trop puissant entre les deux points de coupure.

Quoiqu’il en soit l’engin est bien monté et parfaitement fonctionnel. Donc, pour un usage « normal » (sans charges trop inductives par exemple) ça me paraît tout à fait suffisant.
Je ne ferais pas le même pari avec les interrupteurs différentiels ! ceux là protègent votre vie. Je ferais peut-être un test d’inter-dif un de ces jours mais en attendant, je préfère ne pas prendre de risque… 🙂

Oscillateur RC simple à 2 transistors

Trucs et astuces techniques 1 Response »

Avr 022013

Voici un schéma ultra-simple pour réaliser un oscillateur avec 2 transistors.

T1=T2=BC337 ou BC547 ou autre transistor NPN ordinaire comme le 2N2222
R1 et R4 et doivent être petits devant R2 et R3 mais suffisamment grands pour ne pas bruler les jonctions des transistors.
R2 et R3 doivent au moins être double de R1 et R4 pour ne pas écraser l’effet de commutation de capacités.

La fréquence du circuit est donné par la combinaison de deux temporisations : 1 pour chaque état

Tempo1 = R2 * C1 * ln(2)
Tempo2 = R3 * C2 * ln(2)
F = 1 / (Tempo1+Tempo2) = 1/( ln(2) * ( R2*C1 + R3*C2 ) )

Principe de Fonctionnement :

Prenons comme hypothèse qu’a un certain moment, C1 est déchargé (Uab=0) et que C2 est chargé à de façon a ce que Udc=+Vcc.
(Nous verrons dans un second temps comment on en arrive à cet état.)

Dans cet état, T2 est saturé par le courant traversant R1 et chargeant C1.
Cela fait que le point D est à sensiblement 0V (T2 est passant) et donc que le point C est donc a environ -Vcc via C2.
Il s’ensuit que T1 est bloqué (tension de base négative).
C2 se décharge progressivement via R3.

Le courant traversant R1 charge rapidement C1 en alimentant T2 jusqu’a ce que Uab atteigne Vcc. A ce moment là, le courant diminue et T2 tends à se bloquer.
Pendant ce temps, C2 se décharge (plus lentement) via R3
Quand la tension Udc s’annule, C1 a déjà atteint Vcc depuis quelques temps. Un courant commence à apparaitre sur la base de T1.
T1 devient passant ce qui entraine la baisse du potentiel A à une valeur proche de 0V et par là même celui de B à une valeur négative proche de -Vcc.
Cela finit immédiatement de bloquer T2.

Nous somme là dans l’état inverse de l’état initial.
Selon un raisonnement symétrique, C2 se recharge rapidement via R4 tandis que C1 se décharge plus lentement via R2.
Quand la tension Uab s’annule, C2 a déjà atteint Vcc depuis quelques temps. Un courant commence à apparaitre sur la base de T2.
T2 devient passant ce qui entraine la baisse du potentiel D à une valeur proche de 0V et par là même celui de C à une valeur négative proche de -Vcc qui bloque immédiatement T1.

Nous sommes revenu à l’état initial.
La boucle peut recommencer.

Maintenant comment en arrive-ton à cet état initial ?
La réponse est simple : à la mise sous tension les deux condensateurs sont déchargés et il existe un courant de charge via R1 et R4 qui rend passant les 2 transistors, lesquels devraient normalement abaisser les potentiels A et D ce qui forme une réaction négative. Cependant, dans ce circuit symétrique, il y aura toujours un déséquilibre entre les deux branches (capacité des condensateurs jamais identique et surtout écart de gain des transistors qui est naturellement assez important. Un des deux transistors va donc davantage bloquer l’autre et le cycle s’amorce.
Note : Il existe certainement des valeurs de de C et R pour lesquelles le circuit reste en équilibre stable, en particulier pour les fréquences élevées.

Générateur de tonalité

En général on veut un rapport cyclique de 1/2 ce qui fait qu’on prends C1 = C2 et R2 =R3

On a donc F = 1 / (2*Tempo) = 1/( 2 * ln(2) * R2*C1 )

Pour augmenter la fréquence on a donc le choix entre diminuer R2 ou C1 ou les deux.
Cependant R2 doit rester nettement supérieure à R1 laquelle ne doit pas être trop faible pour éviter de bruler les transistors.
Pour les basses fréquences, éviter de monter R2 trop au delà de 100k ohm car les fuites des condensateurs ne seraient plus négligeables.
C1 va de plusieurs milliers de microfarads à quelques nanofarads mais si on veut une fréquence assez stable, il vaut mieux éviter de descendre en dessous de 10nF.
Le montage est facilement perturbé par (ses propres) rayonnements électromagnétiques. On aura intérêt à minimiser au maximum les longueurs de fils entre les composants.