Puissance d'un chargeur de téléphone à vide

Sur les expériences et manipulations, buts, pertinence, déroulement, explication scientifique, organisation pratique et trucs et astuces... Pour les documents pédagogiques, merci de les placer dans la section du niveau concerné.

Puissance d'un chargeur de téléphone à vide

Messagede physix » 04 Avr 2016, 17:43

Bonjour,
je cherche à déterminer la puissance d'un chargeur de téléphone à vide (sans téléphone en chargement).

J'utilise ce compteur : http://www.perel.eu/products/view/?coun ... &id=382030
tension de service: 230VCA / 50Hz
plage de mesure de courant: 0.01 ~ 16A
précision puissance mesurée: ± 1% ou ±0.2W

Il m'indique une puissance nulle. Si je mesure l'intensité à l'aide d'un ampèremètre, je trouve un courant de 8mA. Il ne peut pas donc pas mesurer cette puissance.

Quand on met un téléphone en chargement, il arrive à mesurer la puissance et indique un facteur de puissance de l'ordre de 50%.

Ce facteur de puissance reste-t-il valable quand il est à vide ?
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Re: Puissance d'un chargeur de téléphone à vide

Messagede xavier29 » 04 Avr 2016, 20:55

Bonjour,
je cherche à déterminer la puissance d'un chargeur de téléphone à vide (sans téléphone en chargement).


?! Bah la puissance d'un générateur de tension à vide, c'est... zéro, non ?
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Re: Puissance d'un chargeur de téléphone à vide

Messagede physix » 04 Avr 2016, 22:21

S'il y a un transformateur dedans, il y a forcément un courant dans le primaire, d'où mon 8mA.
S'il y a un courant, peut-il y avoir une puissance nulle ?
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Re: Puissance d'un chargeur de téléphone à vide

Messagede xavier29 » 04 Avr 2016, 22:51

physix a écrit:S'il y a un transformateur dedans, il y a forcément un courant dans le primaire, d'où mon 8mA.
S'il y a un courant, peut-il y avoir une puissance nulle ?


Ah ok, ce que tu veux mesurer ce sont les pertes ? Sur ce type de chargeur, pas de primaire/secondaire il me semble que ce sont des alimentations à découpage.
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Re: Puissance d'un chargeur de téléphone à vide

Messagede Spilou » 06 Juil 2017, 17:25

Bonjour,

Je viens de m'y remettre et vous propose les réflexion suivantes, non contractuelles :? , mais basées sur certains souvenirs du fonctionnement des alimentations fly-back que constitue très certainement ce type de "chargeur". (je l'enseignait il y a ... 7 ou 8 ans)
remarque 1: le "chargeur" n'en est pas un, c'est un convertisseur AC/DC qui fournit une tension continue d'environ 5 V (le environ peut avoir sont importance selon le type de charge utilisée, passive ou "active" et "intelligente"). La fonction "chargeur" est assurée plus ou moins efficacement par la "charge" branchée sur la sortie DC du convertisseur.
SI la "charge" est une pile rechargeable, celle-ci se comportera alors comme un circuit résito-capacitif et la forme du courant de sortie du convertisseur pourra être plus ou moins constant... (à étudier).
Si la "charge" est un iphone, par exemple, celui-ci va "communiquer" avec le convertisseur (s'il est conçu correctement) à l'aide des fils torsadés du cable USB (les deux du centre) pour indiquer le mode de fonctionnement du convertisseur et "piloter" le rapport cyclique de l'interrupteur commandé qui "hache" la tension d'entrée (DC, pas AC) du convertisseur. Cela pour permettre d'adapter la tension de sortie et l'intensité du courant aux besoins de la batterie du portable selon son type et son degré de charge résiduelle. Dans ce cas, l'intensité du courant de charge peut ne pas être continue et présenter quelques ondulation ou interruptions...

remarque 2: J'ai bien parlé de tension DC (continue) pour la tension d'entrée du convertisseur. Mais l'appareil est alimenté avec la tension du secteur, alternative. Il faut donc redresser cette tension en amont pour "alimenter" le convertisseur. Ceci se fait à l'aide d'une simple diode en série avec un condensateur (pour limiter l'encombrement et le coût) ce qui ne conserve qu'une demi alternance qui est ensuite lissée par le condensateur. On obtient donc une tension légèrement ondulée qui "surf" sur le sommet de l'alternance positive de la tension du secteur. (Une résistance peut être ajoutée en série pour servir de point de mesure, de fusible ou pour dissiper de l'énergie en cas de dysfonctionnement).

remarque 3: la tension DC d'alimentation du convertisseur alimente le primaire d'un transformateur d'impulsion (mini transfo pas plus gros qu'une pièce de 5 cents composé d'un noyau de ferrite avec entrefer pour stocker l'énergie magnétique avant son transfert au secondaire) qui est branché en série avec un interrupteur commandé à haute fréquence (> à 100 kHz!). Compte tenu de a fréquence de hachage, la tension d'entrée du transfo est en créneau et l'intensité du courant primaire sera aussi discontinu sous forme de lame de guillotine retournée.

remarque 4: du fait de la particularité du courant d'entrée du convertisseur, le courant "demandé" au réseau alternatif n'aura rien de continu ni de sinusoïdal. Il ressemblera à un truc plein de parasites, complètement inutilisable par un multimètre qui ne fonctionne correctement que pour du sinus à 50Hz ou du continu.

En conséquences,
1 - en entrée de ton montage, l'ampèremètre donne une indication erronée d'autant que le courant à vide devrait être nul une fois le condensateur de lissage en entrée chargé. Il est aussi impossible de mesurer l'intensité du courant entrant lors du fonctionnement en charge. Le seul moyen de l'estimer est de le visualiser à l'oscillo numérique, s'il est performant, ou de le calculer en usant des transformées de Fourrier compte tenu des nombreux harmoniques qu'il doit comporter, mais là, j'ai perdu la main ;) . O pourrait toutefois l'estimer en mesurant la chaleur dégagée pendant un temps donné par une résistance branchée en série, avec un calorimètre... Je ne vois pas d'autres solutions expérimentales.
2 - Le wattmètre du commerce utilisé ne fonctionne que pour des charges fonctionnant en régime sinusoÏdal. Ici, on a compris que ce n'est pas du tout le cas. Donc, il ne peut pas mesurer de déphasage, ni de tension, ni d'intensité... et par conséquent, aucune indication de puissance ne sera correcte.

En bref, ce type de mesure est voué à l'échec avec les moyens standards dont nous disposons en lycée et à forcio-priori ;) en collège.

Pour plus de clarté, il faudrait faire un cours complet avec schémas. J'en ai trouvé un pour les plus courageux dont voici le lien. :D
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Re: Puissance d'un chargeur de téléphone à vide

Messagede Spilou » 06 Juil 2017, 17:27

Spilou a écrit:Bonjour,

Je viens de m'y remettre et vous propose les réflexion suivantes, non contractuelles :? , mais basées sur certains souvenirs du fonctionnement des alimentations fly-back que constitue très certainement ce type de "chargeur". (je l'enseignait il y a ... 7 ou 8 ans)

remarque 1: le "chargeur" n'en est pas un, c'est un convertisseur AC/DC qui fournit une tension continue d'environ 5 V (le environ peut avoir sont importance selon le type de charge utilisée, passive ou "active" et "intelligente"). La fonction "chargeur" est assurée plus ou moins efficacement par la "charge" branchée sur la sortie DC du convertisseur.
SI la "charge" est une pile rechargeable, celle-ci se comportera alors comme un circuit résito-capacitif et la forme du courant de sortie du convertisseur pourra être plus ou moins constant... (à étudier).
Si la "charge" est un iphone, par exemple, celui-ci va "communiquer" avec le convertisseur (s'il est conçu correctement) à l'aide des fils torsadés du cable USB (les deux du centre) pour indiquer le mode de fonctionnement du convertisseur et "piloter" le rapport cyclique de l'interrupteur commandé qui "hache" la tension d'entrée (DC, pas AC) du convertisseur. Cela pour permettre d'adapter la tension de sortie et l'intensité du courant aux besoins de la batterie du portable selon son type et son degré de charge résiduelle. Dans ce cas, l'intensité du courant de charge peut ne pas être continue et présenter quelques ondulations ou interruptions... Sur une charge R (comme sur le schéma type ci-dessous) le courant de sortie n'est absolument pas continu et ressemble beaucoup au courant primaire (créneaux en guillotine).
330px-Flyback_with_primary_leakage_inductance_french.svg.png
source wikipédia

remarque 2: J'ai bien parlé de tension DC (continue) pour la tension d'entrée du convertisseur. Mais l'appareil est alimenté avec la tension du secteur, alternative. Il faut donc redresser cette tension en amont pour "alimenter" le convertisseur. Ceci se fait à l'aide d'une simple diode en série avec un condensateur (pour limiter l'encombrement et le coût) ce qui ne conserve qu'une demi alternance qui est ensuite lissée par le condensateur. On obtient donc une tension légèrement ondulée qui "surf" sur le sommet de l'alternance positive de la tension du secteur. (Une résistance peut être ajoutée en série pour servir de point de mesure, de fusible ou pour dissiper de l'énergie en cas de dysfonctionnement).

remarque 3: la tension DC d'alimentation du convertisseur alimente le primaire d'un transformateur d'impulsions (mini transfo pas plus gros qu'une pièce de 5 cents composé d'un noyau de ferrite avec entrefer pour stocker l'énergie magnétique avant son transfert au secondaire) qui est branché en série avec un interrupteur commandé à haute fréquence (> à 100 kHz!). Compte tenu de la fréquence de hachage, la tension d'entrée du transfo est en créneau et l'intensité du courant primaire sera aussi discontinu sous forme de lame de guillotine retournée.

remarque 4: du fait de la particularité du courant d'entrée du convertisseur, le courant "demandé" au réseau alternatif n'aura rien de continu ni de sinusoïdal. Il ressemblera à un truc plein de parasites, complètement inutilisable par un multimètre qui ne fonctionne correctement que pour du sinus à 50Hz ou du continu. La fonction "continu" de l'ampèremètre pourrait donner une sorte de valeur moyenne mais ce n'est pas garanti car c'est un appareil de mesure numérique dont la fréquence d'échantillonnage va entré en "conflit" avec celle du signal mesuré.

En conséquences,
1 - en entrée de ton montage, l'ampèremètre donne une indication erronée d'autant que le courant à vide devrait être nul une fois le condensateur de lissage en entrée chargé. Il est aussi impossible de mesurer l'intensité du courant entrant lors du fonctionnement en charge. Le seul moyen de l'estimer est de le visualiser à l'oscillo numérique, s'il est performant, ou de le calculer en usant des transformées de Fourrier compte tenu des nombreux harmoniques qu'il doit comporter, mais là, j'ai perdu la main ;) . On pourrait toutefois l'estimer en mesurant la chaleur dégagée pendant un temps donné par une résistance branchée en série, avec un calorimètre... Je ne vois pas d'autres solutions expérimentales.
2 - Le wattmètre du commerce utilisé ne fonctionne que pour des charges fonctionnant en régime sinusoÏdal. Ici, on a compris que ce n'est pas du tout le cas. Donc, il ne peut pas mesurer de déphasage, ni de tension, ni d'intensité... et par conséquent, aucune indication de puissance ne sera correcte.

En bref, ce type de mesure est voué à l'échec avec les moyens standards dont nous disposons en lycée et à forcio-priori ;) en collège.

Pour plus de clarté, il faudrait faire un cours complet avec schémas. J'en ai trouvé un pour les plus courageux dont voici le lien. :D
https://fr.wikipedia.org/wiki/Convertisseur_Flyback
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Re: Puissance d'un chargeur de téléphone à vide

Messagede physix » 06 Juil 2017, 18:03

Merci beaucoup pour ces explications.
Je vais me concentrer sur le réchaud électrique qui est largement moins fun que le chargeur de téléphone...

Je suppose que les nouvelles lampes à LED doivent poser aussi des problèmes de mesure par des moyens classiques.
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Re: Puissance d'un chargeur de téléphone à vide

Messagede Spilou » 06 Juil 2017, 18:44

Heu, je ne me suis jamais posé la question. apriori, ce devrait être plus simple car elles peuvent s'allumer et s'éteindre sur des temps très court. Peut-être qu'elle clignotent en alternance. Il faudrait essayer de les filmer avec une caméra ou une photodiode ou photoresistance branchée sur l'entrée d'un oscille.. j'essaye demain.
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