mercredi, 19 décembre 2018
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Convertisseur 12-24V Continu 220V alternatif

Document original publié par C. Couderc sur www.voilelec.com

Introduction

Le convertisseur est un dispositif destiné à fournir une alimentation en courant alternatif pouvant se substituer à celle du secteur, à partir de l’énergie d’une batterie en basse tension continue et permettant de brancher des équipements secteur classiques.

Onduleur

Quand le dispositif est associé à une batterie de sauvegarde incorporée avec un dispositif de charge flottante, le système est appelé onduleur.
Un onduleur sert principalement comme alimentation de secours pour éviter de planter un système informatique en cas de coupure secteur. Cela fonctionne bien pour absorber les micro coupures, et permet si la coupure se prolonge quelques minutes de sauver le travail en cours et de fermer l’ordinateur sans rien perdre. La consommation importante des machines sauvegardées et la petite taille des batteries (question d’économie et de poids) ne permet pas généralement des sauvegardes sur de longues durées.

Convertisseur

Le principe est identique, mais il ne comporte que l’électronique et la puissance, sans charge ni batteries ; l’énergie est prélevée sur les batteries du bord chargées par d’autres dispositifs.

 

L'utilisation du 220 V à bord

Nous avons pris l’habitude d’utiliser de très nombreux appareils électriques dans la vie quotidienne, sans nous préoccuper le moins du monde de leur consommation, car l’énergie est illimitée et peu chère. Des convertisseurs seront indispensables à bord quand un câble ne nous reliera plus à la centrale EDF nucléaire.
Nous allons faire un petit inventaire des besoins des matériels basiques, en les classant par consommations.

Les très petits consommateurs

Nous sommes à des puissances de l’ordre de quelques W (= volts * ampères), à quelques dizaines de VA, par exemple :
Rasoir, chargeur de téléphone et tanlettes, chargeur d’accumulateurs de photoscope, caméscope, console des enfants, perceuse sans fil…
Ce sont généralement de petits appareils qui ont souvent une alimentation basse tension d’origine qui sera privilégiée, il ne sera donc pas utile de prévoir un petit convertisseur.

 

Les consommateurs moyens

Le PC portable est le plus fréquent. Nous sommes autour de 50 VA que nous écrirons par simplicité 50 watts.

Il y aura un convertisseur affecté spécifiquement à cet usage qui sera utilisé pendant de longues périodes quand le matériel sert à la navigation et à la cartographie. Il servira aussi pour les petits consommateurs qui n’ont pas d’alimentation basse tension.
Ces convertisseurs sont petits et économiques et n’ont souvent pas de ventilateur enclenché en utilisation normale.

Une page est dédiée au PC portable à bord

  PC portable

Les déssalinisateurs, réfrigérateurs, congélateurs, téléviseurs sont proposés en basse tension et ne posent donc pas de problème.

 

Les consommateurs assez gourmands

Dans les gammes de quelques centaines de VA nous trouvons le PC fixe, bien que très rare maintenant à bord, car surclassé par les portables, avec imprimante et moniteur externe.
Nous aurons plutôt quelques appareils d’usage très peu fréquent, comme un robot ménager ou une perceuse secteur. Leur faible utilisation ne justifie pas un matériel spécifique, soit nous ne les utiliserons pas, soit nous utiliserons l’énorme convertisseur du micro ondes pour les quelques minutes d’usage par semaine.
Attention, les bons aspirateurs et les machines à café tirent 800 W.

Les petits fours à pain posent un problème particulier. Ils sont de puissance moyenne, 500 à 750 W, assez tolérants sur la forme d’onde car constitués principalement par une grosse résistance chauffante. Un convertisseur médiocre n’est pas très cher pour ces puissances, mais le temps de cuisson est très long et la dépense d’énergie totale considérable. Il est donc quasiment impossible de les utiliser sur batteries, et leur intérêt est beaucoup moins grand au mouillage branché au secteur, avec une boulangerie à 100 mètres. Ils ne sont donc pas indispensables.

 

Le gros vorace

Il n’y a pas de pluriel car heureusement un seul appareil domestique est dans cette catégorie !

Une page est dédiée au four à micro ondes

Nous sommes ici dans des puissances de 2 kVA pour un matériel classique de 1 kW restitué. C’est une puissance énorme qui demandera une installation très soignée.

 groupr frigo

 

Montages des convertisseurs

 

Pour résumer, nous utiliserons donc deux matériels, un petit convertisseur d’environ de 75 W à 150 w pour le PC portable et les bricoles et un monstre de 2 kW pour le micro ondes.
Un petit convertisseur coûte seulement quelques dizaines d'Euros, et plusieurs fois plus pour un pseudo sinus. C'est très acceptable.
Un convertisseur de 2 kW n'est pas du tout dans la mème gamme, et pour une vraie sortie sinusoïdale, il faut exploser le budget.
Les contraintes de montage seront aussi très différentes.

Petit convertisseur

Nous sommes à des courants en 12 volts de la dizaine d’ampères. Il sera donc facile de l’installer, de préférence près des batteries pour diminuer le câblage. Un bon contacteur sera placé à proximité avec un fusible adapté, en évitant de l’installer dans le tableau électrique pour diminuer les pertes.
Un voyant et plusieurs prises 220 V peuvent être installées aux bons endroits en fil de câblage domestique, sans toucher au réseau secteur existant du bord.

C’est une installation très simple, il faudra simplement laisser le boîtier bien aéré.
Un convertisseur de 150 W sera souvent plus facile à trouver et moins cher qu’un bon modèle exactement à la puissance voulue par exemple 50 ou 75 VA. Ce n’est pas trop gênant, les pertes seront simplement un peu plus importantes car la consommation à vide est proportionnelle à la puissance maximale.
Un gros voyant bien visible évitera de le laisser brancher inutilement et économisera ces quelques centaines de milliampères à vide. À titre d’exemple, il faut compter 200 mA pour un bon 300 W à vide.
Pour ces petites puissances, en cas d’usage occasionnel, la prise allume cigare d’origine sera suffisante, mais aux prix de fortes pertes. Les contacts sont médiocres et les prises s’échauffent beaucoup.

Importance de travailler avec la bonne puissance

Les convertisseurs sont calculés pour travailler à une puissance donnée. Les courbes des constructeurs montrent que le rendement est bon, au-dessus de 80 % (et 90 % pour les excellents), entre la puissance nominale et la moitié, et diminue à des puissances inférieures.
De plus, les filtres sont calculés en charge nominale. Sans toutefois devenir paranoïaque, il ne faut donc pas trop sur dimensionner le convertisseur, cela augmenterait les pertes et les bruits parasites, la sortie étant de moins en moins sinusoïdale quand la charge diminue.
En cas de sous dimensionnement, le problème est plus simple, les meilleurs disjoncteront, les autres brûleront, c’est très visuel et olfactif…

Convertisseur de 2 kVA

Nous avons les mêmes impératifs que précédemment, mais cette fois nous manipulons des courants de quelques centaines d’ampères. Il faudra prendre de très grandes précautions pour ne pas mettre le feu au bateau.

Il faut évidemment monter le convertisseur au plus près de la batterie, avec de gros fils comme pour le démarreur, les plus courts possibles, avec de bonnes cosses bien soudées (voir détails des diamètres en page énergie).

Il est aussi possible d’installer un gros relais au plus près des batteries et du convertisseur pour permettre de déporter la commande près du voyant. Outre le prix, le gros relais diminue la fiabilité du dispositif.

Il est simple de transporter 8 A sous 220 V pendant quelques mètres, mais stupide de transporter 200 A en basse tension, les pertes sont énormes.

 Coupe batterie

Nous avons vu en page énergie que la section minimale des câbles est de 2.5 mm2 pour 10 A et 10 m (perte 0.85 V). 
Il faudrait donc du 50 mm2 au minimum pour 200 A et 10 m (c'est à dire 5 mètres aller retour).
Avec du 25 mm2 nous devrons limiter à moins de 2.5 mètres (aller retour), il doit toujours être possible de faire plus court, car la perte de 0.85/12 de 7% est déjà considérable avec les courants mis en jeu. Il s'agit de diamètres déraisonnables, réservés à de très courtes longueurs, comme pour le démarreur.

Il faut évidement comprendre quand on parle d'un convertisseur de 2 kW, qu'il s'agit bien d'un régime permanent, ce qui n'a rien à voir avec un matériel marqué 1 kW permanent que des margoulins baptisent 2 kW en pointe. Il ne s'agit que de la tenue à des pics très brefs, ce qui n'est en rien le fonctionnement du four à micro ondes. Il ne faut tenir compte que du régime permanent !

Il faut bien ventiler, car après quelques minutes d’opération, l’échauffement du convertisseur est très important. Attention de n’avoir aucun élément combustible proche. Un bon ventilateur et une ventilation naturelle sont indispensables.

Il existe une autre application de ces gros convertisseurs, dans les habitations isolées, alimentées seulement par panneaux solaires et aérogénérateurs qui chargent un parc de batteries. Un puissant convertisseur permet d’alimenter toutes les ampoules et équipements secteur, en utilisant un câblage traditionnel. Il serait impossible et irrationnel d’alimenter en basse tension. Dans ce cas, par simplification, le convertisseur tournera 24 h/24 quand l’habitation sera occupée, le parc de batteries de plusieurs milliers d’Ah (= ampères* heures) autorisera ce gaspillage.

 

Pourquoi ne pas laisser branché en permanence un seul gros convertisseur ?

Un convertisseur consomme une importante puissance à vide, ce, d'autant qu'il est plus gros et d'autant qu'il est plus médiocre. Le branchement permanent n'est pas rationnel.
Le petit sera utilisé pour les petits consommateurs courants et le gros seulement très ponctuellement.
L'alimentation directe des petits appareils sera toujours privilégiée.

 

Le principe des convertisseurs

Il faut transformer une basse tension continue (DC = Direct Current) en moyenne tension alternative (AC = Alternative current). Le principe est très simple. Un transformateur élévateur est alimenté séquentiellement au primaire par la basse tension continue de la batterie dans un sens puis dans l’autre, à la vitesse du secteur alternatif, en Europe 50 Hz pour 220 V, mais aux US 60 Hz pour 110 V. 
La majorité des matériels sera en 60 Hz (c’est le cas quand ce n’est pas indiqué), même s’il s’agit d’un matériel pour le marché européen ! Ce n’est pas très grave en pratique, les appareils sons assez tolérants.

Principe des convertisseurs DC / AC (document sunpower.de)

Un pont à quatre interrupteurs permet s’obtenir ce résultat. Pour réaliser du 50 Hz, S1 et S2 seront fermés pendant 10 ms, puis S4 et S3 pendant le période suivante. Il est évident qu’il faudra prendre quelques précautions en pratique !

Les interrupteurs sont des transistors MosFet, très rapides avec de très faibles pertes.
Il faudra faire très attention de ne jamais fermer simultanément S1/S4 ou S2/S3 ce qui produirait un court-circuit destructeur, il y a un délai d’attente entre la fermeture des couples opposés.
Dans ces conditions, un simple transformateur attaqué en signaux carrés marcherait très mal en grognant et chauffant avec un rendement déplorable. Le filtre derrière les interrupteurs est très important pour lisser les pics de commutations et arrondir les créneaux.
Un autre filtre est placé avant les interrupteurs pour diminuer les parasites renvoyés au circuit basse tension.
Un autre filtre en sortie du secondaire casse les pics résiduels.
Malgré un calcul très soigné et complexe des filtres, l’attaque en signaux carrés n’est acceptable que pour les très petites puissances et les matériels très médiocres.
Nous ne considérerons que les bons matériels ayant une sortie pseudo sinusoïdale.
Ce résultat est obtenu par des filtres très sophistiqués, des blindages, un transformateur spécial et bien des astuces de montage pratique.
Cela n’est pas encore suffisant, l’attaque en signaux carrés étant inacceptable. Il faut déjà approcher l’attaque du primaire en sinus.
Il est évidemment économiquement irréalisable d’utiliser un primaire à multiples prises avec autant de cellules de commutation.

L’astuce sera donc d’utiliser un découpage temporel, c'est le fonctionnement en hacheur haute fréquence. Au départ de la sinusoïde, la commutation se fera par impulsions très brèves, de plus en plus longues jusqu’au maximum et ainsi de suite.
Le découpage se fera à haute fréquence, en variant en permanence le rapport cyclique et la fréquence pour étaler le spectre de bruit.
Le découpage HF permet d’utiliser de (relativement) petits transformateurs et de fournir un signal de sortie propre avec un excellent rendement. Une puissante carte microcontrôleur pilote les commutateurs en temps réel.

Le prix très élevé des gros convertisseurs s’explique par la complexité de la réalisation pratique. L’électronique des petits modèles est très simplifiée ce qui explique l’énorme écart de coûts.

Il sera très facile pour un bricoleur en électronique de réaliser un mauvais convertisseur de petite puissance (pour le rasoir), mais l’étude d’un bon convertisseur puissant est hors de portée.

 

Les matériels commerciaux

Nous avons vu qu’il existe des produits bas de gamme, à sortie carrée, générateurs de nombreux parasites. Ces premiers prix des catalogues sont incompatibles avec une réception radio à bord.

Les modèles à sortie sinusoïdale (convertisseurs pseudo sinus) sont beaucoup plus chers mais offrent une sortie propre. Attention de ne pas acheter un modèle US, exclusivement en 110 V et 60 Hz, inadapté à certains de nos matériels qui ne sont pas bitension sans commutation.

  Convertisseur 12 V dc / 220 V ac

Il existe des convertisseurs marqués pseudo-sinus qui n’en sont pas et utilisent seulement deux paliers et une prise intermédiaire au primaire avec six interrupteurs. L’électronique est beaucoup moins évoluée, le prix est inférieur comme les performances.

Publicité mensongère d'un faux pseudo-sinus

Voici le pire de l’abus de confiance, la revendication d’un pseudo sinus en utilisant simplement un temps court d’allumage. Inutile de dire que le signal vrai de sortie sera bien loin de la représentation commerciale. L’étiquette n’offre donc pas la moindre garantie sur la qualité du produit.
Il faut observer la sortie en charge avec un oscilloscope rapide et un analyseur de spectre pour juger de la qualité du matériel.

Un simple examen visuel du boîtier démonté est indispensable. Le choix des composants, le soin du montage, les blindages et les filtres permettent de se faire très vite une idée de la classe du matériel. Si vous hésitez entre deux, au risque de voir le vendeur perdre le sourire, faites-les ouvrir et regardez ! Vous aurez déjà une première explication d’un écart de prix considérable (hors marges et circuit de distribution).

Rappel : Attention aux appellations trompeuses pseudo-sinus ou sinus modifiées qui cachent de formes d’ondes médiocres à fronts très raides qui parasitent tout le bord. Il y a beaucoup de mauvais matériels, parfois très chers et à rendement inacceptable.
En principe, les quasi-sinus sont des hauts de gamme et revendiquent la meilleure forme d’onde et un bon rendement, mais il faut vérifier que ce ne soit pas juste une étiquette !

 

Recherche d'un bon 150 W

J’ai pu tester de bons produits mais seulement pour des puissances élevées. Je suis toujours à la recherche d’un bon 150 watts, je n’en ai pas encore trouvé, après avoir pourtant testé ceux vendus actuellement par les shipchandlers et les boutiques d’accessoires entre 40 et 300€ (et ce n’était pas le meilleur…). 
Un mauvais matériel peut s’excuser s’il est  vendu à bas prix (100 € avec les marges pour $30 départ de Chine), mais il sera décevant à l’usage.
Les plus dangereux sont ceux intégrés dans la prise allume cigare qui indiquent une puissance délirante).

 

Montage, encore

Rappelons qu’il faut placer le convertisseur dans un coffre bien ventilé car il ronfle et chauffe. Il faut disposer quelques prises secteurs fixes aux bons endroits du bateau. 
L’arrivée secteur du quai passera par un disjoncteur différentiel est servira principalement pour la prise du chargeur. Il est intéressant d’en ramener une à la cuisine pour les appareils ménagers, dont le four à micro ondes qui ne pose aucun problème à quai. Un inverseur bipolaire secteur permet de basculer de la tension quai au convertisseur. Il est aussi possible d’utiliser un relais 220 V alternatif sur la tension extérieure pour basculer automatiquement les prises, mais ce n’est pas une très bonne idée en termes de fiabilité.

 

Mesures effectuées sur un matériel Invac SoftStart system de 300 VA

Avantage : Buzzer dés que la tension tombe, protection surcharges et thermique.

Inconvénient : Ventilateur extrêmement bruyant en permanence, il n'est pas commandé par la température du radiateur.

Charge sur le 220 V
en Watt

Consommation sur 13 V
en Ampère

Puissance absorbée sur 13 V
en Volt Ampère
Rendement
énergétique
0
0.2
95
0 %
75
7.3
95
80 %
120
11.3
147
82 %

Ce rendement de 80 % est presque satisfaisant, mais le bruit du ventilateur est catastrophique.

 

Essai d’un autre convertisseur bas de gamme

 

Marqué « Modified Sinewave Power Inverter 150 W/ 230 VAC ... PI150BN » 
Matériel disponible dans le commerce de grande diffusion à 65 €.

Il consomme 0.45 A à vide (perte permanente et dissipation thermique de 6 Watts) et 6.8 A sous 13 V pour une charge de 55 VA à 190 V (ampoule d’éclairage). 
C’est un matériel médiocre, avec un rendement de seulement 62 % au tiers de la puissance annoncée et qui chauffe rapidement en s’écroulant pour des charges supérieures avec une forme d'onde très dégradée (le terme "sinus modifié " est farfelu...). 
Il ne sera utilisé en qu’en secours pour alimenter un PC portable occasionnellement, il n’est pas question de le fixer dans le bateau !
N’essayez pas de lui tirer plus de la moitié de la puissance annoncée.

 

Sinus ou pas ?

 

Nous avons vu que les matériels proposés sont très divers en prix et en qualité.

Un convertisseur fournissant un signal sinusoïdal très propre ne génèrera pas de parasites, sera protégé et ne mettra pas le feu au bateau car sa construction est soignée. Un tel matériel sophistiqué de 2 kVA est à un prix normal de l’ordre 2500 € et constitue un bon investissement. 
Pour la même puissance, les catalogues proposent souvent des matériels lamentables qui présentent tous les risques et sont une source considérable de parasites. L’appellation pseudo sinus ne correspond à aucune norme, les pires peuvent le revendiquer sur leur publicité. Dans ces conditions, tous les prix sont possibles, un 2 kVA peut être très cher à 400 Euros et ne vous donnera que des désagréments, un autre à 1000 Euros de classe moyenne peut être d’un bon rapport qualité/prix, pour un réel pseudo sinus à quatre paliers par quart de périodes, à filtrage moyen. Ne demandez pas au vendeur si son matériel est bon, à question idiote, il ne faudra espérer que réponse idiote… 
Il est bien clair maintenant que le prix ou la jolie brochure ne sont en rien un critère de qualité.

Il faut toutefois se poser les bonnes questions ! 
Ai-je besoin d’un haut de gamme qui a toutes les qualités ou d’un bas de gamme qui a tous les défauts mais beaucoup moins cher ? 
Le matériel sera t’il utilisé très rarement, par exemple quelques minutes de temps en temps pour un gros convertisseur alimentant le four micro-ondes ou la grosse perceuse ? 
Dans ce cas les parasites sont tolérables, le transformateur du four grognera mais acceptera une forme d’onde et les aliments cuiront sans se poser de questions. Pour un petit budget un très mauvais matériel sera acceptable, quand il tombera en panne en croisière, la vie continuera dans le bateau, probablement sans qu’il soit nécessaire de tirer les fusées de détresse.

Le matériel sera utilisé longtemps en navigation.
C’est le cas de l’alimentation du PC servant à la navigation. C’est un petit matériel, il faudra donc accepter de payer plus cher un haut de gamme qui ne génèrera aucun parasite et aura beaucoup moins de risque de pannes.

Évaluation d’un convertisseur

Le test d’un convertisseur s’avère complexe !
La première mesure très simple est celle de la consommation à vide.
Elle doit être la plus faible possible.
Exemple pour convertisseur 12 V 150 W consommé (puissance de sortie 127 VA en 220 V avec un bon rendement de 85%.
Courant maximal 150/12 = 12.5 A
Courant mesuré à vide 0.4 A (mesurez, ne croyez pas le prospectus !)
Rapport courant max / courant vide = 0.4/12.5 = 3.2 % : C’est une valeur très acceptable.

Deuxième série de mesure 
Calcul du rendement aux diverses puissances de sortie en chargeant sur des résistances et ampoules en 220 V. Il faut faire des paliers réguliers.
Le rendement est évidement nul à vide et maximal en puissance maximale.
La tension de sortie n’est pas stable et s’écroule souvent avec la puissance, pensez-y en mesurant le rendement. Sur les matériels médiocres, la tension tombe en dessous de 200 V en charge forte, ce qui est assez gênant.
Ce qui est plus complexe est de relever à chaque palier de puissance la forme d’onde à l’oscilloscope et si possible en observant le spectre.
La qualité de l’onde peut être acceptable à certaines charges et très mauvaise à d’autres.

 

Paranoïa de la sinusoïde pure

Le marché abonde de convertisseurs médiocres, il sera très difficile d’en trouver un bon à prix correct.
Il ne faut pas non plus délirer, un médiocre 150 W à 40 € sera souvent un bon rapport qualité/prix pour des usages basiques, mais ne fonctionnera pas sur des matériels critiques, comme des chargeurs performants LiOn, des téléviseurs (raies, parasites, bruits dans le son…).
Un onde pure n’aura pas ces défauts mais coûtera dix fois plus cher, il faut déterminer son besoin objectif.

Ne me demandez jamais mon avis sur un modèle précis vendu sur tel catalogue, je ne veux pas saboter le petit commerce…
À vous de tenter l’aventure, testez rapidement et ramenez-le s’il est inacceptable pour vous.
N’oubliez pas de le laisser tourner une heure complète sur la charge commerciale indiquée sur l’étiquette à 13.5 V puis à 11 V pour voir s’il prend feu.

 

Les différents modèles de convertisseurs basse tension vers 220 V

 

Nous avons plusieurs modèles à bord, mais un soin particulier est réservé au modèle servant le plus souvent, le 150W. Les autres n’étant utilisés que rarement, leur rendement est sans importance. Pour le 150 W principal , un modèle haut de gamme sera choisi, pour les raisons développées ensuite.
Pour fixer les idées, dans cette puissance très courante de 150 W, vous pouvez trouver quatre choix possibles.

  • D’antiques modèles, dont la conception date de quelques dizaines d’années, quand sont apparus les premiers transistors de puissance, les 2N3055, au début de la période hippie. Ces composants historiques étaient montés en push-pull pour exciter un transformateur de sonnette. Cela marchait, c’était miraculeux, je me suis rasé à bord pendant des années en 220 V sur la batterie, ce qui épatait les copains, ces matériels n’étaient pas disponibles dans le commerce. Le problème est que ces montages ont un rendement catastrophique, chauffent, sont lourds, non protégés et génèrent une ribambelle d’harmoniques. Réservez cela pour les musées et oubliez ces schémas d’un autre âge. Les composants actuels travaillent en découpage sur des fréquences élevées, utilisent des tores ferrite et ont des rendements qui n’ont rien de comparable avec ces glorieux ancêtres dons le schémas traînent encore dans quelques grimoires (il en existe même encore en kits).
  • Les bas de gamme, autour des 40 €, en onde carrée, très médiocres, mauvais rendement (donc s’échauffant vite), et sans sécurité, risquant de brûler en cas d’incident, à fuir ! Ce n'est pas dans mes habitudes de privilégier une marque, mais j'ai décortiqué et testé le 150 watts de Lidl, c'est le meilleur rapport qualité/prix du marché. Il apparait deux fois par an au catalogue, à ne pas manquer. Son seul défaut est de sortir sur prise plate, il faut monter un bout de fil avec adaptateur pour les prises rondes.
  • Les hauts de gamme, autour de 180 €, sinus véritable, bien filtrés, stables, avec une sécurité de tension batterie haute ou basse, à démarrage progressif, protégés et non incendiaires, au rendement optimal. Ils ne chauffent pas et ne nécessitent pas de ventilateur bruyant comme les précédents. Accessoirement, ces modèles sont pilotée par quartz et offrent une bonne stabilité du 50 Hz, mais cela s’avère sans importance en pratique. Le 150 W principal sera parfait en utilisation autour des 50 W moyens et restera totalement froid. C’est le modèle à adopter pour les besoins du bord en PC et petits chargeurs. Etudiez soigneusement les documentations car des margoulins proposent évidement des produits médiocres aux prix des meilleurs.

 

Comportements étranges des convertisseurs

 

Une curieuse fausse panne

Vous utilisez votre bloc d'alimentation secteur d'origine du PC portable sur le convertisseur 12 V DC > 220 V AC 150 W habituel, et cela a déjà bien fonctionné, mais un jour vous branchez et la led du bloc secteur ne s'allume plus. 
Le convertisseur n'est pas en panne, d'autres appareils branchés sur sa sortie en 220 V fonctionnent normalement.
Avant de jeter le bloc secteur qui semble grillé, testez-le sur une prise reliée au réseau nucléaire, il remarche…
La panne est subtile, la prise secteur (polarisée avec terre) est tournée dans le mauvais sens !
Un convertisseur bas de gamme ne délivre pas une tension sinusoïdale, mais une forme d'onde à fronts raides dissymétriques. Le bloc d'alimentation du PC fonctionne aussi par découpage. Si la phase est incompatible, il peut ne pas démarrer car son appel initial de courant correspondra à un creux de puissance du convertisseur. Les signaux ne sont pas symétriques par rapport à la référence de terre qu'il crée. Les convertisseurs 12 >19 V sont sensibles au sens d'une onde dissymétrique, mais n'ont pas de problème avec une sinusoïde plus propre. En tournant la prise 220 V, la phase s'inverse et cela fonctionne à nouveau.
Remarque : Sur une triplite, les deux  sorties latérales ont la phase inversée par construction, les fils en forme de « T » sont droits et non croisés.
Morale de l'histoire. En mettant en série deux matériels médiocres, plus rien ne marche (mais ce n'est pas cher)…

Attention aux puissances chinoises gonflées

J'ai testé de nombreux convertisseurs 12 V DC > 220 V AC, dont un modèle très répandu rouge et noir (de Chine, à 11 € livré, et cinq fois plus en boutique) qui revendique 75 W (ou VA …).
Relié à un bloc secteur de PC consommant 60 VA, il chauffe beaucoup et au bout de dix minutes, le plastique devient mou, les soudures internes fondent, en particulier sur les diodes qui se détachent et tombent en entrainant la panne.
Pensez toujours à diviser au moins par deux les puissances chinoises annoncées.

Les médiocres prises allume-cigares

La politique de la recherche du prix le plus bas chez les chinois à conduit à réduire le métal dans les prises. Certaines embases n'ont plus qu'un demi-clinquant pour le négatif.
Les prises mâles ont un embout vaguement chromé poussé par un ressort en ferraille. Ce ne sont pas des conducteurs électriques performants. De mauvais contacts se rajoutent s'il y a un fusible. 
Après une utilisation prolongée à courant fort, touchez l'embout de contact pour s'assurer qu'il n'est pas brulant. C'est une source d'incendie à contrôler. J'ai vu des ressorts fondus dans une masse plastique par la dissipation thermique.
Si l'embout est chaud, il faut souder à l'intérieur une tresse cuivre, de l'embout au départ du positif et strappant l'éventuel fusible.

 

Montage du convertisseur principal 150 watts

Il y a deux problèmes à régler, celui de 12 (ou 24) V et celui du 220 V !

Alimentation sur batterie 12 ou 24 V

Les matériel sont livrés avec un embout allume cigare. C’est acceptable en dépannage ponctuel, mais absolument pas en fixe. Il faut monter le convertisseur vissé dans un coffre ventilé, câblé au plus court en gros fils, sur cosses soudées. 
Le négatif est relié en permanence sur le commun du tableau. Le positif passe par un gros interrupteur supportant une dizaine d’ampères, avec un voyant à led clignotante pour ne pas l’oublier hors utilisation et vider la batterie sur le courant à vide. On n'utilise pas l'interrupteur d'origine sur le bloc, celui ci étant caché.

Sortie en 220 V

Nous avons déjà à bord un réseau de prises 220 V, reliées au tableau avec disjoncteur différentiel 30 mA dans le coqueron arrière et à la prise de quai quand nous sommes raccordés. Il y a deux approches possibles : Soit monter de nouvelles prises 220 V pour le convertisseur, soit commuter le réseau existant.

Prises séparées sur les deux réseaux

L’expérience montre qu’il faut trois à cinq quatre prises autour de la table à carte, quand le PC est branché, plus l’alimentation du disque USB externe, le moniteur supplémentaire, les petits chargeurs…
J’évite d’utiliser les blocs multiprises avec un fouillis de fils secteur, je préfère une prise fixe par utilisation. Petit détail, j’ai raccourci et réduit en section tous les fils secteur des accessoires, il est inutile de s’encombrer d’un câble de 2 mètres d’un diamètre surabondant quand un bloc est alimenté par une prise distante de 20 cm…

Prises communes inverseur quai / convertisseur

C’est la solution propre, il ne faut pas doubler les prises, mais c’est plus compliqué ! J’ai trouvé une solution fiable et simple en montant un gros relais industriel dans le tableau arrière.
Quai non branché, le relais est ouvert et toutes les prises du bord sont alimentées sur le convertisseur.
En branchant la prise de quai, le relais colle, il bascule le secteur sur les prises du bord.
Autre effet, il alimente le voyant présence secteur au panneau de la table à cartes, et pour ne pas oublier de débrancher le convertisseur à vide (bien que ce ne soit pas grave, le chargeur automatique est en fonction), un buzzer sonne si le convertisseur est encore alimenté.
Il faut utiliser un gros relais à palette, les relais statiques ne sont pas des inverseurs. En protégeant bien le relais de l’humidité, le système est très fiable.

Consommation du convertisseur

Nous avons vu en page pc portable, les ordres de grandeur de la consommation. PC portable à bord

En navigation PC portable en route pour la cartographie, disque arrêté le plus souvent et écran souvent éteint (le rétro éclairage consomme beaucoup !) quelques chargeurs en route de temps en temps, la puissance moyenne consommée par le convertisseur sur la basse tension reste inférieure à 50 W, soit 4 A sous 12 V ou 2 A sous 24 V.
La batterie de servitude équipements est une 100 Ah
En ne considérant que la consommation du convertisseur (il y a aussi les instruments de navigation et l’éclairage sur cette batterie) nous pouvons faire une estimation de l’autonomie.

Une batterie ne peut être déchargée de plus de moitié, une 100 Ah ne restituera au maximum que 50 Ah, en 12 V l’énergie disponible sera de 12*50 V*A*h = 600 VAh
Nous pourrons donc tirer 50 VA que pendant 12 h seulement.


Il est facile de comprendre le besoin qu’il y aura de multiplier les énergies de rechargement… Voir pages énergie

 

Attention aux gros problèmes de qualité !

Regardez bien la qualité du convertisseur que vous achèterez, les prix des gros matériels seront toujours élevés, mais le prix payé n’est en rien un critère de qualité. Renoncez aux bricolages sur ces matériels délicats. 
J’ai vu passer de nombreux matériels récents en panne dès la première mise sous tension ou après quelque temps. Cela est de plus en plus fréquent, la qualité se dégrade beaucoup car les prix (d’achat au constructeur !) sont tirés au-delà du raisonnable. Le matériel a été testé au départ, mais arrive en panne.

Causes principale, liées à la baisse permanente des coûts de production :

Pattes des composants non recoupées, contacts avec le boîtier lors des manipulations. 
Pas de graisse isolante, grille au tiers de la charge nominale en quelques minutes.
Vis des composants non serrées, mauvais contacts thermiques et courts circuits. 
La puissance indique est le double de celle acceptable, beaucoup de matériels brûlent en quelques minutes à la charge annoncée sur l’étiquette, la sécurité est inefficace…

Ne montez jamais un mauvais convertisseur dans un équipet fermé ou dans le compartiment moteur, il doit être visible et bien aéré (sous la table à cartes)

Gardez l’extincteur à portée !

Solution très économique

Il est très facile de trouver au rebut des onduleurs. Ils ont toujours le même problème, l'accumulateur est mort et l'utilisateur a préféré en racheter un neuf, la batterie de remplacement étant très chère.
Les onduleurs ont souvent une très bonne électronique et une forme d'onde propre sur la sortie 220 V.
Si vous êtes bricoleur, il n'y aura pas mieux en rapport qualité/prix !
Enlevez la défunte batterie, supprimez la partie " entrée secteur et charge " et branchez-vous à la place de l'ancienne batterie.

 

Conclusion

Comme il a été dit en page PC portable à bord, le passage par le 220 volts est une solution très rationnelle, sauf dans les cas des très petits appareils utilisés seuls et disposant de leur alimentation 12 V. Dès que plusieurs matériels seront mis en service il est intéressant d’utiliser le convertisseur de bonne qualité.
Certains gros bateaux utilisent encore des tubes néons ordinaires, s’il y en a beaucoup, il est préférable d’alimenter en 220 V AC plutôt que de tirer des dizaines de kilogrammes de cuivre en basse tension avec des néons utilisant leur alimentation individuelle.

 

Les liens convertisseurs

Les liens des alimentations spécifiques sont dans la page PC portable à bord

Les liens convertisseors sont regroupés dans une seule page : Liens énergie

Dernière modification le vendredi, 06 novembre 2015 17:03
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