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Dernière mise à jour : 03/03/2008
Voir ausi Alimentations
THT - Bases
Présentation
Le présent montage produit des impulsions
de THT (très haute tension) de façon
régulière et répétée. Il s'appuie
sur l'utilisation d'un transformateur élévateur de
tension, couplé à un
relais de puissance qui coupe à intervalles réguliers, le
courant
dans le primaire du transformateur. Ce montage est très simple
à construire, mais repose sur l'emploi d'un composant
mécanique (le relais) qui s'use plus vite que son homologue
électronique, le transistor de puissance. Une alimentation
similaire mais entièrement électronique est
présentée à la page Alimentation
THT 002.
Utilisations
Ce montage est destiné à montrer une façon de
faire pour produire des
impulsions de THT. L'amplitude des impulsions, qui
dépend principalement du transformateur utilisé, peut
atteindre
quelques milliers de volts, mais sous un courant faible
et durant un
temps très bref, et donc avec une énergie (en joules)
faible. Ca choque
si on y
touche (vous savez peut-être quelle sensation on peut ressentir),
ce
n'est pas dangeureux pour la majorité des humains, mais qui dit
majorité
sous-entend aussi l'existence d'une minorité... Ce montage peut
être
utilisé pour électrifier une cloture d'animeaux
domestiques tels que vaches ou chevaux, mais pour celà, vous
devez en
avoir l'autorisation (renseignement auprès de votre mairie), et
surtout
disposer des écritaux à intervalles réguliers pour
avertir les
promeneurs que la cloture est electrifiée.
Sans autorisation, vous
ne pouvez
utiliser ce type de montage que chez vous, et surtout pas pour faire
des blagues à votre petite soeur ! Je suis très
sérieux.
Avertissement
Les explications données ici
devraient être assez claires. Cependant, si vous avez le moindre
doute, ne tentez rien ! Je décline toute responsabilité
en cas de problèmes résultant de mauvaises manipulations
! Il est question ici d'élements produisant une tension
élevée, qui si elle n'est pas forcement toujours
dangeureuse, peut néanmoins être très
désagréable et choquante. Les précautions d'usage
s'appliquent avant toute
intervention.
Principe de base
Le principe de base est très simple. On laisse circuler un
courant
continu dans le primaire d'un transformateur, et l'on coupe brutalement
ce courant en ouvrant un interrupteur. Cet interrupteur peut être
manuel, c'est à dire actionné par vos soins, ou
être de type
électronique, thyristor ou transistor de puissance. Il peut
aussi s'agir d'un relais
électromécanique.
Au moment où l'interrupteur s'ouvre, il se produit une forte et
brêve
surtension aux bornes de la bobine primaire du transformateur, dû
à
l'extra-courant de rupture créé à cet instant.
Quelques dizaines ou
quelques centaines de volts peuvent être observés à
cet instant sur le
primaire du transformateur. Du fait du facteur d'amplification du
transformateur, lié au rapport du nombre de spires entre
primaire et
secondaire, une impulsion de très haute tension est produite sur
l'enroulement secondaire. Si par exemple l'enroulement primaire du
transformateur comporte 300 spires et que l'enroulement secondaire en
comporte 3000, le rapport d'amplification est de l'ordre de 10, et
à
une impulsion de 200 V au primaire correspondra une impulsion de 2000 V
au secondaire. Si vous actionnez l'interrupteur de façon
répétée, vous
produirez des impulsions de THT répétées. Et si
maintenant vous
remplacez l'interrupteur manuel par un élement de commande
électronique
et automatique, vous obtenez un générateur d'impulsions
THT autonome.
Remarques :
- Les anciens systèmes électrificateurs de cloture
étaient dotés d'un
rupteur avec vis platinées en guise d'interrupteur, et
permettaient
d'obtenir une cadence de 45 à 60 impulsions par seconde.
- Avec un système mécanique (interrupteur manuel ou
rupteur à vis
platinées), il faut placer un condensateur en parallèle
sur les
contacts mécaniques pour absorber l'étincelle, qui
autrement ne
manquerait pas de les user très rapidement.
Le schéma
Le schéma montre qu'une fois de plus, des composants simples et
courants peuvent servir à faire autre chose que de la
fumée ou des bruits agaçants.
Mais comment donc un
montage pareil
peut-il osciller ?
Car nous sommes d'accord sur ce point, le système doit osciller,
pour que l'on puisse disposer d'impulsions THT de façon
automatique, sans intervention manuelle. Pour comprendre, imaginons ce
qui se pase au moment de la mise sous tension, alors que le
condensateur C1 est totalement déchargé. Ce condensateur,
de forte valeur, se charge au travers la résistance R1. Comme
vous le savez peut-être déjà, un condensateur qui
se charge voit à ses bornes, une tension augmenter
progressivement, selon une courbe exponentielle. L'alimentation est ici
de 12 V, et la tension de commande du relais est de 6 V. La bobine de
commande du relais étant directement raccordée aux bornes
du condensateur C1, on peut imaginer, sans trop de peine, que le relais
va coller dès que la tension aux bornes de C1 aura atteint une
valeur suffisante, de 6 V par exemple. Et vous auriez tout à
fait raison de penser celà, car c'est ce qui se passe.
Remarque :
en
réalité, le relais 6V collera pour une tension de
commande un petit peu inférieure à 6 V, mais oublions ce
détail pour le moment.
Au départ,
relais au
repos, les contacts électriques étaient établis
entre C1 et NF1, et entre C2 et NF2. Quand le relais colle (position
Travail), la position de ses contacts internes change, et les contacts
électriques s'établissent maintenant entre C1 et NO1, et
entre C2 et NO2.
 |
Relais
en position Repos
Contacts établis entre C1 et NF1, et entre C2 et NF2
Contacts non établis entre C1 et NO1, ni entre C2 et NO2
|
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Relais
en position Travail
Contacts non établis entre C1 et NF1, ni entre C2 et NF2
Contacts établis entre C1 et NO1, et entre C2 et NO2
|
Conséquence de tout celà ? Il suffit de suivre les fils.
La résistance R2, qui auparavant se trouvait avec une patte en
l'air (bien que n'étant pas située à
côté d'un réverbère), est maintenant
reliée à la masse, autrement dit elle est mise en
parallèle sur le condensateur C1, qui venait juste de se charger
sous R1. La résistance R2 est faible, et décharge
rapidement le condensateur C1. La tension aux bornes de celui-ci chute
brutalement, et devient d'un seul coup insuffisante pour alimenter le
relais, qui repasse alors en position Repos. Ré est donc
déconnectée du circuit, et la charge du condensateur C1
peut donc reprendre. Dès que C1 est suffisement chargé,
le relais colle, remet en service la résistance R2 qui
décharge C1, et le relais décolle. Et ainsi de suite,
nous avons bien affaire à un circuit auto-oscillant. Voyons
maintenant comment exploiter cet oscillateur pour commander les
impulsions dans le transformateur élévateur de tension.
La section haute tension
La présence de deux systèmes de contacts inverseurs dans
le relais ne vous a sans doute pas échappé. Pour
l'instant, nous avons vu que le contact inverseur N°1 était
utilisé pour connecter la résistance R2 de
décharge sur le condensateur C1. Maintenant, regardons ce qui se
passe avec l'inverseur N°2 du relais. Au repos, les contacts
électriques sont établis entre C2 et NF2, ce qui permet
à l'enroulement primaire du transformateur TR1, d'être
pleinement alimenté par une tension de 12 V. Quand le relais
colle (position Travail), les contacts électriques ne sont plus
établis entre C2 et NF2, et l'enroulement primaire du
transformateur TR1 est subitement déconnecté de
l'alimentation 12 V. Ce qui a pour effet de provoquer une surtension
importante au niveau du primaire, qui se répercute tout en
étant amplifiée, côté secondaire du
transformateur. Nous avons notre impulsion THT.
Pour que ça fonctionne bien...
Ce montage est simple, mais il existe des contraintes et des
inconvénients, énumérés ci-après
Inconvénients
- Le relais est mécanique et il s'usera d'autant plus vite que
les impulsions seront rapprochées. Avec une
périodicité d'impulsions de une seconde, cela
représente déjà plus de 80000 manoeuvres de relais
par jour. Je vous laisse calculer la durée de vie
théorique du relais en fonction du nombre de manoeuvres
prévues par le constructeur... Solution pour économiser
sur la durée de vie : espacer les impulsions, à raison
par exemple de une impulsion toutes les trois ou cinq secondes. Et
inutile d'insister sur le choix d'un très bon relais.
- Le bobinage primaire du transformateur présente une
résistivité ohmique faible, et la consommation
générale n'est pas négligeable. Il faut donc une
bonne batterie, et vérifier régulièrement son
niveau de charge.
Contraintes
- La résistance ohmique du relais est assez faible, de l'ordre
de quelques dizaines ou centaines d'ohms. Cette résistance
"parasite" forme un pont diviseur avec R1, qui peut empêcher
d'atteindre une tension suffisante aux bornes du condensateur et donc
du relais. Si le relais doit être commandé par une tension
moitié de la tension d'alimentation, la résistance R1
doit impérativement être plus faible que la
résistance ohmique de la bobine de commande du relais. Cela
n'est pas très gênant en soi, mais impose d'utiliser une
forte valeur capacitive pour le condensateur C1.
