Protection des alimentations par ampoules à incandescence

Ce type de protection a déjà été évoqué de temps en temps sur ce Forum.
je prépare sur mon site personnel un tuto dessus.
Afin de pouvoir en discuter, je vais placer des duplicatas des morceaux de ce tuto sur ce fil.
N'hésitez pas à donner votre avis, poser des questions, voir corriger certaines affirmations.

Protection des alimentations
par ampoules à incandescence


Ce système de protection se base sur les propriétés des "vieilles" ampoules à incandescence :
A "froid" (température ambiante...) le filament a une résistance électrique faible, et s'il est parcouru par un courant "I" de faible intensité, la chute de tension "U" entre ses bornes "U" est faible. (U = RxI)
A "chaud" (le filament, chauffé par effet Joule, est devenu brillant...) la résistance électrique de ce filament augmente, et le produit RxI est beaucoup plus élevé, R et I ayant chacun fortement augmentés.
En choisissant bien le modèle d'ampoule, et en la branchant en série dans nos réseaux, on obtient donc le fonctionnement suivant :.

• En fonctionnement normal :
  
  
  • l'intensité est trop faible pour chauffer le filament
    
  • la résistance du filament est donc faible
    
  • la tension aux bornes de l'ampoule est donc négligeable
    
  • la présence de l'ampoule ne perturbe pas le réseau
    
  
  
• En cas de court-circuit :
  
  
  
  • l'intensité augmente fortement, et chauffe le filament
    
  • la résistance du filament augmente fortement
    
  • la tension aux bornes de l'ampoule est donc importante
    
  • la présence de l'ampoule a deux effets chacun bénéfique: limitation de la puissance fournie par l'alimentation et forte baisse de la tension aux bornes du court-circuit.
    
  
  

De plus, dès le court-circuit disparaît, le filament de l'ampoule se refroidit, et le réseau refonctionne correctement.
(Les curieux peuvent consulter la petite animation sur le site http://subaru.univ-lemans.fr/AccesLibre/UM/Pedago/physique/02/electri/ampoule.html?width=80%25&height=80%25&jqmRefresh=false)
N'importe quelle ampoule à incandescence ne convient pas, il y a des contraintes de tension et de puissance à respecter.
Les ampoules pour autos, 12 volts 21 watts, un seul filament, conviennent parfaitement.

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Branchement de l'ampoule.

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Ci-dessous, le réseau sans protection : à gauche les deux bornes de la partie "traction" ou de la partie "accessoires" de l'alimentation, à droite, le reste du réseau.


Branchement en série de l'ampoule, sur l'un quelconque des deux fils :


Attention ! le branchement en dérivation, bien que sans danger, ne convient pas !!! :



Si plusieurs alimentations ont une borne commune faisant masse, deux méthodes pour le branchement des ampoules (une par alimentation) :


ou :



Actuellement, j'hésite pour mon réseau "Tram urbain" et ses trois alimentations Nm. Je pense que je vais adopter la dernière solution.

et dans le cas d'un réseau digital, où placer la lampe?
plutôt entre le booster et le réseau?

Tout à fait. En général sur le retour masse au booster car les autres sont souvent relié à des modules S88.

Sinon a une époque j'avais fait une alim avec une telle lampe.

Par contre le problème des lampes ballast c'est que quand on commence à tirer un peu d'ampérage en continu, cas du digital où plusieurs trains peuvent circuler en même temps, l'ampoule commence à rougir et absorbe une partie de la puissance. De fait les trains perdent de la vitesse.

Seule solution dans ce cas c'est de diviser le réseau en canton et de placer plusieurs ampoules 21W en parallèle pour l'alimentation.

Pour les supports d'ampoules vous pouvez récupérer à la casse des vieilles platines de feux arrières qui découpées peuvent fournir plusieurs supports.

Sinon question puissance, je me rapelle d'un vieil article LR d'un club qui récupérait à l'époque des ampoules de 110V que l'on retirait du commerce pour les monter sur son réseau en zéro (1/43). C'était aussi le même principe utilisé sur les transfos JEP et LR d'avant-guerre.

Murphy a écrit:

Par contre le problème des lampes ballast c'est que quand on commence à tirer un peu d'ampérage en continu, cas du digital où plusieurs trains peuvent circuler en même temps, l'ampoule commence à rougir et absorbe une partie de la puissance. De fait les trains perdent de la vitesse.

En fait, il faut choisir l'ampoule en fonction, entre autres, de l’intensité maximum en service normal.
Si cette valeur fait rougir le filament de l"ampoule, il faut en choisir une de même tension, mais de puissance plus grande, ou alors en mettre plusieurs en parallèle entre elles.
Je suis en train de tester avec une 12V 21W qui semble me donner entière satisfaction. Des photos sont prévues prochainement.
Par contre, je pense que les ampoules 230 v sont à éviter, car elles ne sont plus commercialisées.

Je n'ai pas parlé d'ampoule 230V mais de 110V. mais le ce que j'ai sité date d'il y a plus de 40 ans

Pour ce qui est des ampoules 21W teste avec une rame ou deux. Ca peut aller. Mais 4 ou 5 rames pour peu qu'elles soient éclairé en plus, et dans ce cas dès que l'ampérage dépasse 2A elle vont s'éclairer. J'ai testé déjà. Sur un réseau digital piloté en auto par PC tu peux avoir plusieurs rames en circulation. Donc dans ce cas il faut diviser le réseau en plusieurs tronçons et mettre autant de lampes ballast qu'il y a de tronçon.

Mais franchement en digital je n'ai jamais eu de problème car en cas de CC la centrale disjoncte en une fraction de seconde.

Mais a part cela j'utilise en ce moment ce genre de lampe pour roder mes accus LIPO. Je suis bien content d'avoir gardé mes supports.

super intéressant merci encore.... encore plus jappy

Bonjour,

Merci Jicébé pour ces explications intéressantes, et schémas détaillés.

Et aussi à Murphy pour ses remarques. Je suis d'ailleurs surpris qu'il n'ait pas mentionné l'utilité de cette lampe de protection pour la programmation des CVs, dont la sortie est notoirement moins bien protégée que la sortie voie (J'ai cramé une LZV100 Lenz comme çà). Et j'avais vu cette astuce sur un message qui venait de lui.

JP

jpp38 a écrit:

Bonjour,

Merci Jicébé pour ces explications intéressantes, et schémas détaillés.

Et aussi à Murphy pour ses remarques. Je suis d'ailleurs surpris qu'il n'ait pas mentionné l'utilité de cette lampe de protection pour la programmation des CVs, dont la sortie est notoirement moins bien protégée que la sortie voie (J'ai cramé une LZV100 Lenz comme çà). Et j'avais vu cette astuce sur un message qui venait de lui.

JP

Moi ce qui me surprend, c'est qu'un fabricant de centrale et de booster se permette d'avoir des sorties mal protégée.
Bon c'est vrai aussi que cela permet de vendre à nouveau du matériel de temps en temps; business is business....

En plus moderne il y a les polyswitchs, qui réagissent très vite mais dont l'inconvénient est qu'il faut plusieurs secondes pour qu'ils se réarment.

Un sujet fort intéressant, j'avoue ne pas avoir tout lu mais dans l'ensemble la technique semble être très utile. Une technique que je connais bien en tant que technicien en automatisme industriel puisque l'on protège les organes d'action par une résistance ou (c'est le mieux) un photo-coupleur. La ou je me pose une question quand je lis le sujet de ton fil ; Pourquoi une lampe à incandescence ? Pourquoi pas une résistance bobinée de puissance ?

L'intéret des ampoules est que leur résistances est très faible à température ambiante et beaucoup plus élevée à haute température.

A froid, elle ne perturbe presque pas le courant qui circule.
Dès que le courant augmente fortement (court-circuit par exemple) , la température du filament augmente et la résistance de l'ampoule augmente beaucoup également ce qui limite le courant et évite la destruction de l'alim.

Une résistance bobiné ne ferait que limiter le courant en permanence et donc perturberait le fonctionnement en absence de court-circuit.

Choua83570 a écrit:

La ou je me pose une question quand je lis le sujet de ton fil ; Pourquoi une lampe à incandescence ? Pourquoi pas une résistance bobinée de puissance ?

Sur le site de l'AMFN (http://amfn.nice.free.fr/) qui a une page très détaillée sur le sujet, ils indiquent que toutes les résistances ont le même comportement que les ampoules à incandescence, sauf que les ampoules sont prévues pour chauffer et produire de la lumière, ce qui n'est pas le cas des résistances.

À l'avenir, avec la disparition des ampoules à incandescence, aussi dans le domaine de l'automobile, il faudra se tourner vers les polyswitchs. À noter que la plupart des locos modernes sont équipées de polyswitchs, mais cela ne protège que la loco.

Choua83570 a écrit:

Pourquoi pas une résistance bobinée de puissance ?

Réponse simple : la valeur de la résistance électrique de la bobine est quasi constante.
Celle de l'ampoule à incandescence augmente fortement suivant la température.
dans le tuto de l'Université du mans dont j'ai mis un lien, cette valeur est multipliée par cinq quand l'ampoule brille.
Conclusion : la résistance est très faible et se fait oublier en fonctionnement normal du réseau, et augmente fortement en cas de court-circuit, ce qui en augmente l'efficacité.

Ouaaah !!

3 réponses en 6minutes!!

Heureusement que ce n'est pas tout le temps comme ça, on finirait par faire exploser les disques durs!!!

SavignyExpress a écrit:

Choua83570 a écrit:

La ou je me pose une question quand je lis le sujet de ton fil ; Pourquoi une lampe à incandescence ? Pourquoi pas une résistance bobinée de puissance ?

Sur le site de l'AMFN (http://amfn.nice.free.fr/) qui a une page très détaillée sur le sujet, ils indiquent que toutes les résistances ont le même comportement que les ampoules à incandescence, sauf que les ampoules sont prévues pour chauffer et produire de la lumière, ce qui n'est pas le cas des résistances.

C'est une erreur de leur part (le reste étant très bien fait...)
Une résistance est prévue pour une valeur fixe, ne dépendant pas de sa température, contrairement au filament d'une ampoule à incandescence.
(cf. la simulation page [url=http://subaru.univ-lemans.fr/AccesLibre/UM/Pedago/physique/02/electri/ampoule.html?width=80%25&height=80%25&jqmRefresh=false[/url])
Par contre, il est exact que les résistances ne sont pas conçues pour résister à une forte température,

SavignyExpress a écrit:

À l'avenir, avec la disparition des ampoules à incandescence, aussi dans le domaine de l'automobile, il faudra se tourner vers les polyswitchs. À noter que la plupart des locos modernes sont équipées de polyswitchs, mais cela ne protège que la loco.

C'est un problème.
mais je pense que les ampoules auto ont encore quelques belles années devant elles.
Et il seraient intéressant de voir si les ampoules halogènes donnent le même résultat...

SavignyExpress a écrit:

À noter que la plupart des locos modernes sont équipées de polyswitchs, mais cela ne protège que la loco.

Et dans le cas, par exemple, de mon réseau "Tram Urbain", où trois alimentations s'entremêlent, les risques de court-circuit ailleurs que dans les locos sont importants.

CleoN a écrit:

L'intéret des ampoules est que leur résistances est très faible à température ambiante et beaucoup plus élevée à haute température.

A froid, elle ne perturbe presque pas le courant qui circule.
Dès que le courant augmente fortement (court-circuit par exemple) , la température du filament augmente et la résistance de l'ampoule augmente beaucoup également ce qui limite le courant et évite la destruction de l'alim.

Une résistance bobiné ne ferait que limiter le courant en permanence et donc perturberait le fonctionnement en absence de court-circuit.

l’intérêt principal reste la mise en place facile même pour un beotien que les différents termes techniques utilisés par les uns et les autres doit effrayer

CleoN a écrit:

jpp38 a écrit:

Bonjour,

Merci Jicébé pour ces explications intéressantes, et schémas détaillés.

Et aussi à Murphy pour ses remarques. Je suis d'ailleurs surpris qu'il n'ait pas mentionné l'utilité de cette lampe de protection pour la programmation des CVs, dont la sortie est notoirement moins bien protégée que la sortie voie (J'ai cramé une LZV100 Lenz comme çà). Et j'avais vu cette astuce sur un message qui venait de lui.

JP

Moi ce qui me surprend, c'est qu'un fabricant de centrale et de booster se permette d'avoir des sorties mal protégée.
Bon c'est vrai aussi que cela permet de vendre à nouveau du matériel de temps en temps; business is business....

En plus moderne il y a les polyswitchs, qui réagissent très vite mais dont l'inconvénient est qu'il faut plusieurs secondes pour qu'ils se réarment.

D'abord une centrale comme l'Intellibox est très bien protégé contre les court-circuits. Sur la voie de programmation, le courant est coupé quand on programme ou vérifie un CV. Donc l'emploie d'une ampoule est complètement inutile.
Je pense que c'est aussi le cas pour les centrales moderne comme l'Ecos et la Commander.

Quand à l'emploie d'ampoules pour protéger les alimentation, je pense que c'est surtout utile pour des transfos analogique.

Protection des alimentations
par ampoules à incandescence (2)


Test avec une ampoule pour autos, 12 volts 21 watts, un seul filament,
tranformateur Marklin Z (ou Nm !),
et locomotive N

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Branchement "volant"de l'ampoule.

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Faute d'avoir trouvé des douilles pour ce type d'ampoule (et pas envie de bricoler dans une casse auto...), j'ai soudé directement les deux fils sur l'ampoule même (et après application d'un peu d'eau à souder, sans vraiment savoir si c'était utile) :







Quelques prises d'un des TCO du réseau Tram Urbain à protéger, dès que j'aurais trouvé un système plus robuste que ce bricolage de soudure :


Vidéo 'Vidéo d'un essai'

Ouvrir la vidéo 'Vidéo d'un essai' au format "AVI" (taille du fichier : 73754.0 ko, soit 71.75 Mo)

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Jicébé a écrit:

Faute d'avoir trouvé des douilles pour ce type d'ampoule (et pas envie de bricoler dans une casse auto...), j'ai soudé directement les deux fils sur l'ampoule même (et après application d'un peu d'eau à souder, sans vraiment savoir si c'était utile) :

Si tu veux je peux t'en envoyer un carton et peut-être même avec les ampoules !!!

Sinon il est aussi possible de trouver des support d'ampoules. C'est quand même plus propre question montage.

Par contre pour la vidéo, il faut 25mn pour la charger. C'est trop long. Tu devrais les mettre sur Dailymotion ou Youtube. C'est des sites fait pour cela.

Voici une alimentation faite il y a plus de 30 ans. Elles est temporisée avec position manoeuvre, frein, etc. Faite d'après le livre "L'électricité au service du modélisme" de P.Chenvez. A l'époque déjà il préconisait l'amploie d'ampoule ballast pour protéger les alimentations à transistor de l'époque.





Donc ce concept de protection ne date pas d'hier.

Son utilité à l'époque etait que l'on avait sur notre réseau de club des aiguillages fabrication perso avec des coeurs non isolés. Et bien sur quand une loco talonnait un aiguillage pas dans la bonne position, c'était le court-circuit assué. De nos jours cela est toujours valable en particulier avec des Peco Electrofrog.

Je viens de trouver d'excellentes douilles pas chères pour les ampoules auto 21W :

Ce type de collier de maintien des canalisations en cuivre se trouve dans la plupart des magasins de bricolage.
Le diamètre de 15 mm convient parfaitement.
Le résultat :



Pour le fixer, j'utilise une vis à bois ordinaire :




Quatre douilles (pour les quatre circuits traction/accessoire des deux transfos du TCO), fixées sous ce TCO :

Merci pour ces explications lumineuses.

Machi'N a écrit:

Merci pour ces explications lumineuses.

Normal, je suis tellement brillant !
heu...

Ouille t'as pas trop mal aux chevilles? Faut reconnaitre tu touches en électricité.
Fleischmann a déja installé des voyants de courjus altern et continu sur son transfo 6755 ce que devraient faire tous les constructeurs
Est-ce que çà fonctionne avec des ampoules de feux de position ou les navettes de plafonier ? Je pose la question a cause du gabari de la loupiotte

patniste a écrit:

Ouille t'as pas trop mal aux chevilles? Faut reconnaitre tu touches en électricité.
Fleischmann a déja installé des voyants de courjus altern et continu sur son transfo 6755 ce que devraient faire tous les constructeurs
Est-ce que çà fonctionne avec des ampoules de feux de position ou les navettes de plafonier ? Je pose la question a cause du gabari de la loupiotte

Cela fonctionne avec d'autres types d'ampoules, ex navette ( dont les supports sont plus faciles a trouver ou realiser )

L'important est la tension de l'ampoule qui doit absorber toute la tension de l'alimentation en cas de court circuit, 12V pour notre cas. Plus la puissance de l'ampoule est importante ( 21 w max pour les automobiles ) moins elle perturbe le fonctionnement en marche normale ( les ampoules de phare 45/55 w sont a exclure ,trop grosses, mais fonctionnent aussi )

Il faudrai essayer avec des 18 ou 15 w


Porte ampoule dispo chez melun retro passion pour ampoule BA15 ( D culot 15 mm )






A+ JL

21W est une bonne puissance car cela permet un débit de 1,5A en continu. En dessous l'ampoule va éclairer facilement.