Puissance d'un condensateur et alimentation capacitive ?

[30 Nov 2014, 15:28]

Question bête (?) mais qui me trotte dans la tête depuis quelques jours, sans y trouver de réponse satisfaisante ...

On le voit souvent dans les alimentations bon marché de radiateurs électriques, un condensateur film utilisé pour tirer un peu de courant alternatif sur le secteur s'use prématurément et met le radiateur en panne. Ce condensateur a souvent une valeur comprise entre 0,5 et 1 micro farad.

Ma question principale serait de savoir comment déterminer la puissance du condensateur ? Ce condensateur en série dans le 230 volts va t-il chauffer ?


Merci

[30 Nov 2014, 18:41]

Un condensateur est un dipôle qui stocke de l'énergie. En théorie, il est purement réactif, donc pas d'effet joules. Il ne chauffe pas. Ne dissipe pas d'énergie.

Le courant est en avance de 90° sur la tension. P active = u.i cos 90 = 0

Sauf qu'il n'est pas parfait et qu'il est possible d'identifier 2 résistances parasites.

- une résistance de fuite du diélectrique très élevée - plusieurs giga ohms
- une résistance en série avec le condensateur appelée RES = la résistance du film métallisé enroulé sur lui-même.



RES : résistance équivalente série ou ESR = Equivalent Serial resistance
L'angle de perte dépend de la qualité du condensateur, du diélectrique.

Cette résistance est la plus gênante car elle peut créer un échauffement du condensateur qui va entraîner une dégradation de ses caractéristiques surtout pour les condensateurs chimiques.

[30 Nov 2014, 19:43]

Merci pour la réponse.
Donc cette résistance série est la source de pannes dues au condensateur montée en alimentation capacitive sur les thermostats ?

[30 Nov 2014, 20:08]

Normalement, ils sont prévus pour cet usage ... Condensateur secteur utilisé pour supprimer les interférences. Les séries MK ont une RES faible.

MKP = polypropylène film métallisé, non inductif, dits auto cicatrisant car en cas d'amorçage le métal se sublime et ne crée par de court-circuit.
X2 est la classe de sécurité. Testé à 2500 volts.
Il existe une classe X3 mais peu disponible dans le commerce.


Petite taille avec un bon effet auto-cicatrisant en cas d'amorçage d'un cour-circuit interne.
https://www.ecicaps.com/tech-tools/tech ... apacitors/

Dans ce type d'abaisseurs de tension sans transformateur, le condensateur est utilisé pour son impédance en régime alternatif 50 hz. Donc pour absorber une partie de la tension secteur. Pour 24 volts au secondaire, le courant est d'environ 50 mA. Ce système est souvent utilisé pour le petit électroménager. Il faut être prudent en intervenant sur ce type de montage car la basse tension du secondaire est toute relative puisqu'elle n'est pas isolée du secteur !!



La carte électronique très allégée d'une alimentation secondaire sans transformateur dans un thermostat de radiateur électrique :




Pourquoi ce genre de circuit n'a pas une durée de vie très longue .. ??

J'ai quelques idées ...

1 - Une tension de service de 275 VAC en volts efficace est théoriquement suffisante pour les pics de tensions du secteur. Mais le vieillissement prématuré est certaine lié à un amorçage du diélectrique. Il faudrait, je pense une tension supérieure ou une meilleur qualité !

2 - En régime transitoire, à la mise sous tension du radiateur, le condensateur est déchargé et se comporte comme un court-circuit. L'appel de courant est énorme si la mise sous tension intervient au sommet d'une alternance, même s'il est limité par la résistance R2... Dans ces conditions, le condensateur de filtrage du secondaire C4 doit aussi absorber une pointe de courant importante.

[03 Déc 2014, 23:55]

Si je comprends bien le condensateur joue le même rôle qu'une résistance dans un pont diviseur de tension. Difficile pour moi de d'accepter qu'il n'absorbe pas de puissance et ne chauffe pas! Je vais réfléchir à la question!

[04 Déc 2014, 09:46]

Un condensateur est en réalité un isolant qui limite la circulation du courant. Raison pour laquelle il ne chauffe pas : il n'est pas une résistance.

[04 Déc 2014, 11:11]

­
si on veut

En régime sinusoïdal, un condensateur emmagasine puis restitue l'énergie en continu. Il ne la consomme pas et ne la conserve pas.

S'il est parfait - aucune résistance parasite - il n'y a aucun effet joules dans le condensateur (pas de résistivité des matériaux). Pas de puissance active.

Mais quand une tension est appliquée à ses bornes, le condensateur s'oppose au passage du courant. Il a une réactance exprimée en ohms qui dépend de la fréquence de la tension et de sa capacité C en Farad à accumuler des charges. Plus la fréquence augmente, plus un condensateur se comporte comme un court-circuit. Ce qui est logique : plus la fréquence augmente plus il y a de transferts de charge par unité de temps.

réactance = 1/2.π.f.C en ohms

Lorsqu'une installation appelle 10 ampères au réseau, il ne faudra considérer dans ce courant que la composante qui est en phase avec la tension, qui agit en synchronisme avec le réseau : on parle de composante active ou de courant actif. C'est ce courant qui va développer de la puissance, encore appelée puissance "active".

De là, la formule de la puissance en alternatif :

Puissance = Tension x Courant actif

P = U x I x cos Φ

http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=11495#03

[04 Déc 2014, 15:39]

je suis d'accord avec vous. Mais ce condensateur n'est-il pas soumis à une force comme une résistance ? Il y a bien une tension et un courant qui varient tous les deux aux bornes du condensateur.
Une tension et un courant impliquent une puissance! Les résistances sont fabriquées et calibrées en ohms et en puissance.

[04 Déc 2014, 17:44]

Quand une force travaille, elle transfère de l'énergie à un système. Ce travail exprimé en Joule s'effectue plus ou moins vite en fonction de la puissance de la force : elle rend compte de la rapidité de ce transfert d'énergie.

La puissance est la quantité d'énergie par unité de temps fournie par un système à un autre. La puissance correspond donc à un débit d'énergie : deux systèmes de puissances différentes pourront fournir le même travail (la même énergie), mais le système le plus puissant sera le plus rapide. Une puissance s'exprime généralement en watts, en joules par seconde.

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Ce condensateur remplace un transformateur beaucoup plus cher et encombrant quand le besoin de courant est de quelques milliampères ou dizaines de milliampères. L'avantage du condensateur sur un pont diviseur à résistance est qu'il ne consomme pas de puissance active et ne chauffe pas (en théorie).

La réactance (résistance en alternatif) se calcule de cette façon : Z=1/C*2*pi*f en ohms.
f= 50 Hz
C= valeur du condensateur en Farads

Idéalement un condensateur ne dissipe pas de chaleur mais il n'est jamais à 100% une réactance capacitive. Dans un condensateur parfait ne se manifesterait aucune puissance active, mais en réalité, le courant qui le traverse crée un effet joule quand il rencontre une résistivité du matériau. La résistance série et la résistance de fuite du diélectrique. Donc comme pour une résistance carbone le passage du courant crée un échauffement et détruit peu à peu la matière. Le problème vient alors du fait qu'un condensateur n'est pas fabriqué comme une résistance pour dissiper correctement la chaleur.
De plus, la "capa chutrice" subit des pics de courant importants à chaque mise sous tension du radiateur. Elle subit aussi les surtensions et divers parasites du secteur. Pour cette raison, il faut uniquement utiliser des modèles X2 ayant une tension de service d'au moins 260 volts.

[07 Déc 2014, 17:52]

Grand merci pour vos réponses. Finalement, je crois avoir compris la notion de puissance et de travail !!!

[04 Jan 2017, 12:04]

Je me souviens que mon prof de travaux pratique nous interdisait formellement de réaliser ce style d'alimentation appelée "alimentation capacitive". Les retrouver à présent banalisées dans du matériel grand public est pour le moins surprenant !!!!

En régime transitoire, à chaque mise sous tension, les condensateurs peuvent se prendre un pic fantastique et risquent de claquer. La roulette russe !!!!! Il Il faudrait un détecteur de phase pour amorcer progressivement la charge du condensateur sur la sinusoïde. Je me souviens des chargeurs de batterie branchés sur le secteur. La gachette d'un thyristor servait à enclencher la mise en tension sur le passage à 1 volt de la sinusoide.

Que se passe t-il à la mise sous tension ??

Les condensateurs sont déchargés. Ils se comportent comme des cour-circuits.
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La tension secteur (230 volts alternatifs) est appliqué sur le circuit. Si par chance, la mise sous tension se fait sur la partie de la sinusoide proche de 0 volt, tout va bien. L'alimentation est lancée et elle peut fonctionner des années. Par contre, si la tension se trouve sur un maxi (+ ou - 320 volts crête crête) alors le courant qui amorce le circuit n'est limité que par la résistance R2. Sur le schéma la résistance a une valeur de 100 ohms . Le courant de pic dépasse 3 Ampères ce qui est très important.
La cause de faiblesse est le courant d'enclenchement ou courant d'appel.