Alimentation THT 3

Voir aussi 
Alimentations THT - Bases

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 2.

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 dangereux 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 clôture d'animaux domestiques tels que vaches ou chevaux, mais pour cela, vous devez en avoir l'autorisation (renseignement auprès de votre mairie), et surtout disposer des écriteaux à intervalles réguliers pour avertir les promeneurs que la clôture est électrifiée. 
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'éléments produisant une tension élevée, qui si elle n'est pas forcement toujours dangereuse, 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.

alim_tht_base_001a

Au moment où l'interrupteur s'ouvre, il se produit une forte et brève 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 élément de commande électronique et automatique, vous obtenez un générateur d'impulsions THT autonome.

Remarques : 

- Les anciens systèmes électrificateurs de clôture 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.

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.

alim_tht_003

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 passe 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 cela, 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.

alim_tht_003a

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
 

alim_tht_003b

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 cela ? 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 suffisamment 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.

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.

 

 

 

Accuil