Attention à la longueur des câbles d'un ESC

[chriscool]

Hello,

Je viens de prendre connaissance d'un phénomène important bien que pas du tout nouveau. Je vous en fais part, car je pense que certains ESC peuvent avoir cramés pour les raisons mentionnées ci-dessous.

Il arrive que sur des modèles d'une certaine taille, il soit nécessaire de rallonger les câbles de son ESC (voir les ESC si l'on parle d'un avion multi-moteurs d'une certaine envergure ou d'un multi-rotors).

Un problème intervient dès qu'on ajoute du câble: l'induction qui, selon wikipédia: "se manifeste par la production d'une différence de potentiel électrique aux bornes d'un conducteur électrique".

Attention, il ne faut pas la confondre avec la résistance d'un fil qui peut être gérée par le diamètre de ce dernier.

Des adaptateurs (p. ex. pour connecter plusieurs lipos ensemble) ou encore certaines marques de lipo peuvent aussi provoquer ce phénomène visible sur la vidéo suivante:

http://vimeo.com/29519728[/video]


L'induction générée par un allongement des câbles allant de l'ESC à la batterie provoque des ondulations de tension qui peuvent détériorer dans le temps un ESC, voir le détruire complètement.

C'est un peu comme dans un tuyau dont l'eau coule à flot. Si l'on ferme d'un coup le robinet, il va y a voir des chocs dans la conduite, car le débit stoppé d'un coup va augmenter la pression de l'eau à un niveau bien plus élevé qu'habituellement dans la conduite au "repos".

Pareil pour un ESC, il va switcher rapidement (donc à haute fréquence) pour fournir la quantité désirée de courant. Lors de la phase de coupure, le débit du courant va vouloir continuer (comme dans le cas de l'eau stoppée dans la conduite) provoquant une élévation de tension. Ces pics amplifiés par une induction des fils (et plus les fils sont longs, plus l'induction sera importante, plus le pic sera élevé) vont créer une surcharge au niveau des condensateurs d'origine qui vont griller car prévus pour la longueur des câbles livrée avec l'ESC.

C'est bien sûr plus critique avec des tensions dépassant le 3S et sur du matériel qui coûte bon beurre ou alors avec un ESC qui est déjà proche de ses limites.

Afin d'éviter ce probème en cas de nécessité de rallonger les fils, l'astuce (également fournie voir "vendue" par de gros fournisseurs d'ESC comme YGE, Schulze ou encore Castle Creation) est de monter parallèlement (attention, jamais en série) des condensateurs sur les câbles.


Mise en place de la solution:

- règle d'or = 1 condensateur de 220uF par ajout de 10cm. de câble.
- le ou les condensateurs se montent au plus près de l'ESC, entre les fils d'alimentation allant à la batterie.
- le voltage du condensateur doit correspondre aux éléments d'origine de l'ESC.
- le type du condensateur peut être électrolytique ou low-ESR.
- ne pas inverser les polarités sinon le condo va gonfler et exploser (et ça pue).
- rester dans la limite de 220uF. La méthode fonctionne avec une grosse capacité, mais risque de créer une sacrée étincelle au branchement de la lipo

Le montage peut se faire en DIY comme l'illustre ce pdf de Schulze

Il existe aussi des modules prêts à souder: http://www.yge.de/caps2.php

On trouve facilement sur ebay des CC CapPack de 4 condos pour un prix d'env. $20. Les condensateurs sont de bonne qualité et le module est facile à souder sans avoir besoin de couper les câbles de l'ESC.

http://www.castlecreations.com/products ... -pack.html

Selon CC, il s'agit de condensateurs low-ESR donc chacun fait 220uF et supporte 50V (donc jusqu'à 12S).

Comme j'ai rallongé les câbles de l'ESC de mon DeNight Special 50 et que j'ai déjà grillé un ESC lors d'essai (je n'ai jamais su pourquoi... quelques tests sans problème et dans une deuxième série de test quelques jours plus tard... pouffff... grosse fumée). ESC défectueux ou ce fameux problème d'induction?

Du coup, je préfère assurer. J'ai commandé deux modules CC que je monterai sur mon DeNight et sur mon Outrage 550, car avec deux lipos 6S en parallèle, la longueur des fils devient non négligeable.

Bien sûr, la solution DIY revient nettement moins cher, car quelques condensateurs ne coûtent pas grand chose.

[Yoy24]

YO

Merci beaucoup Chriscool,
C'est dingue comme avec ce forum je chasse le naturel....................en me couchant moins con tout les soir...

[chriscool]

[Gringosky]

Merci pour ces intéressantes et importantes informations!

Le plus "débile" c'est que dans mon métier, Ingénieur du son, on est confrontés à ce problème lors de la pose d'une sono de concert... or, jamais il ne m'étais venu à l'esprit qu'il en serait de même pour les ESC!

Comme d'hab, tu es une authentique mine de savoir en radio-modélisme!


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[LaurentD]

Bonjour,

Je reste un peu sceptique sur ces phénomènes d'induction dans l'ESC. Je m'explique:

Je ne vois pas bien ce que veut montrer la vidéo si ce n'est qu'un courant électrique fait bouger la boussole, ce qui est normal puisque le courant électrique n'est ni plus ni moins que le déplacement d'électrons e- .

De mémoire de mes cours de physique (bon ok, ça fait plus de vingt ans), l'induction dans les fils électriques concerne les tensions alternatives et aussi les bobines sachant qu'à partir du moment où deux câbles sont torsadés, on peut aussi parler de bobine. Le fait de mettre un câble va jouer uniquement sur la résistance qui va augmenter mais qui reste négligeable.

Dans le cas des ESC, nous sommes en tension continue, et les plus grosses bobines sont les moteurs (sans oublier les moteurs dans les servos). Il y a bien des variations de courant dont les plus grosses sont à la mise sous tension et à l'arrêt, les autres ayant lieu durant le vol lors des variations des régimes moteurs.

Pour ce qui est des condensateurs, je ne suis pas sûr non plus qu'il faille tout un chapelet de condensateurs mis en parallèle. Car encore une fois, de mémoire, deux condensateurs en parallèle peuvent être remplacés par un condensateur dont la valeur est la somme des deux condensateurs qu'il remplace. Ainsi, deux condensateurs de 220 µF peuvent être remplacés par un condensateur de 440 µF.
Je comprends que dans le commerce,l'on ne trouve pas la valeur exacte mais des valeurs approchantes peuvent suffire à mon sens.

A mon sens, la présence du condensateur va seulement jouer comme un circuit RC essentiellement lors de la mise sous tension par le changement d'état.

Bref, je me trompe peut-être, mais je ne suis pas convaincu par cette démonstration.

@+

Laurent.

[paparomeo]

Entièrement d'accord avec laurentD, un courant continu va induire un champ magnétique.
Celui-ci fera bien dévier une boussole mais c'est tout.
Le fait de mettre plusieurs condos en parallèle diminuera leur résistance interne.
C'est déjà le but recherche en sélectionnant des ESR réduits.
Tout cela étant dit sans vouloir polémiquer le moins du monde.
Simplement rectifier quelques à peu près, par exemple une impédance ne peut pas concernée
Un conducteur véhiculant du courant continu. Dans ce cas il s'agit de résistance.
Et je ne pense pas qu'un ESC commute sans arrêt la tension qu'il distribue au RX.
Mais si je me trompe je suis prêt à le reconnaitre.

Patrick

[methos68]

pourquoi pas mais c'est trop flou, merci pour ces infos. je n'avais jamais pris conscience de ce phénomène mais dans quelle proportion impact-t-il nos engins ?
si je rallonge le fil lipo/ESC de 10 cm je dois déjà commencer à m’inquiéter ? si j'ai un ESC de 50A pour une machine 6S qui habituellement n'en consomme que 20 le phénomène est-il négligeable? etc...
Puis je rejoins également laurentD on parle toujours de bobine d'induction je ne savais que çà existait aussi dans de simple fil.

En tout cas sur mon 550 j'ai été obligé d'ajouter une rallonge de 10cm pour mettre un bec externe et pour l'instant pas de souci avec l'esc stock de 70A mais c'est bien de prendre connaissance de ce type de problème.

[Sylvain2.4]

Outch ! Après, qu'on vienne pas nous dire que nos engins volants sont des "joujoux"

Avec, si on veut, on peut couper des têtes, et pour bien faire les câblages, il faut avoir des notions de physicien hors pair !
Bon dans tous les cas c'est toujours bien de savoir que le phénomène existe peut-être, et de s'en protéger à titre préventif si on a un gros modèle auquel on tient.

Après pour le débat, je vous laisse faire, vous semblez bien plus calés que moi

[paparomeo]

Pour pouvoir être sur il faudrait voir à quoi ressemble le signal en sortie de l'ESC.
Si vous avez une adresse ?
Mais j'espère quand-même qu'il est traite ( filtré et lissé ) dans l'ESC, parce que sinon ça ferait un super générateur de parasites.
Les batteries de condos en // sont surtout là pour réagir aux gros appels de courants.
Donc pas convaincu mais dans les deux sens...

[PaPaYoU]

Il suffit de rallonger côté moteur et voila non?

[Yoy24]

LaurentD : Dans le cas des ESC, nous sommes en tension continue

Moi je m’interroge la dessus ?

Bon la dessus, je suis pas très doué personnellement mais si ça peut aider a comprendre le bidule (pompé sur la toile)

Un moteur brushless DC 2 pôles sont fait ainsi:


Chacun des trois câbles reliant le moteur envoie un signal DC (ondes carrées) mais ils sont déphasé l'un de l'autre de 120deg.
Le signal ressemble a ceci:

PS:Le timing permet de jouer avec le temps de départ des impulsions

[LaurentD]

Mais là tu parles côté moteur, en sortie ESC donc, et pas côté batterie... or on parle de rallonger les câbles d'alimentation.
Côté moteur je comprends mais la lipo est bien en tension continue.

[den]

On est en continu entre accus et ESC et entre ESC et récepteur et donc pas grand soucis par là comme le dit Laurent.
Il pourrait effectivement y en avoir un peu plus entre ESC et moteur ou là le courant est alternatif, mais c'est rarement ces fils que l'on va rallonger démesurément.

[Yoy24]

Autaaaaaaaan pour moi....................LaurentD

[chamois06]

Bonjour,
Rappelez vous de vos années de lycée, nous avons tous fait l'expérience de l'aiguille de la boussole placée parallèlement à un fil lorsqu'on y fait passer un courant.
Souvenez vous également de la règle des 3 doigts de la main droite.
Les champs électromagnétiques créé sont proportionnels à l'intensité du courant circulant dans les fils, comme nos joujoux demandent beaucoup de courant..........
Souvenez vous également de la règle qui veut que toutes variation de courant induit un champs magnétique tel qu'il engendre dans le fil un courant inverse d'autant plus important que la variation est rapide. C'est ce phénomène qui participe à la formation de l'arc lors de la connexion d'un pack.
Or si le courant qui circule entre la lipo et l'ESC est toujours dans le même sens (dit continu) son intensité instantanée varie très vite à cause du découpage créé par l'ESC.
Lorsque la longueur des fils augmente il peut se créer un phénomène d'ondes stationnaires destructeur.
Un moyen simple de réduire se phénomène est de torsader les fils.
C'est comme cela que les fils téléphoniques peuvent écouler des courants à fréquence élevée sur des longueurs de plusieurs kilomètres.
Regardez par exemple les U-BEC Pro-tronik dont les fils lipo-U-BEC et U-BEC -récepteur sont torsadés. La doc de Pro-tronik l'explique bien.
Pierre

[chriscool]

Je crois que Pierre a bien résumé le phénomène... merci

Il est clair que torsader les fils est déjà un moyen efficace. Ça va aussi dépendre de la longueur ajoutée, du bon dimensionnement de l'ESC et même de la qualité d'une lipo (surtout la manière dont elle est câblée en interne).

Sûrement qu'une courte rallonge avec un ESC qui encaisse plus que ce qu'exige la motorisation et une bonne lipo de plus de 30C ne porteront pas à conséquence...

Mais là je mentionne des rallonges qui peuvent avoir plusieurs dizaines de cm. et dont le voltage d'utilisation peut être élevé (plus de 6S).

Il faut aussi savoir que cela ne va pas forcément détruire instantanément un ESC, mais peu raccourcir sa durée de vie, ce qui est négligeable sur un ESC à $30, mais pas sur un modèle plus "haut" de gamme.

Le condo

Pour ce qui est des condensateurs, je ne suis pas sûr non plus qu'il faille tout un chapelet de condensateurs mis en parallèle. Car encore une fois, de mémoire, deux condensateurs en parallèle peuvent être remplacés par un condensateur dont la valeur est la somme des deux condensateurs qu'il remplace. Ainsi, deux condensateurs de 220 µF peuvent être remplacés par un condensateur de 440 µF.

(...)

A mon sens, la présence du condensateur va seulement jouer comme un circuit RC essentiellement lors de la mise sous tension par le changement d'état.

Oui avec un condo plus gros ça fonctionne la même chose... mais pour éviter les fameuses étincelles lors du branchement de la prise, il est préférable d'avoir plusieurs condos de plus petite taille... d'ailleurs ceux que l'on trouve d'origine sur les ESC sont souvent doublés... il n'y en a rarement qu'un seul de grosse capa (sur de gros ESC il y en même souvent 4).

Le but des condos est comme tu le mentionnes de faire un filtrage, mais pas seulement à l'allumage initial, aussi lors des fameuses ondes stationnaires dont parle Pierre. C'est lui qui va lisser le signal surtout dans les fortes crêtes qui peuvent endommager des composants.

Dans tous les cas, les personnes de YGE, CC, Schulze et d'autres marques mentionnent cela précisément quand on leur pose la question (car on ne retrouve pas forcément beaucoup d'info sur le page de support).

Donc un 700 avec un ESC câblé plus long aura plus de risque de voir son ESC vieillir prématurément qu'un 250 avec de courts câbles qui tourne en 2S.

Certes il manque peut-être de retour sur le réel danger des ces ondes sur un ESC (en fin de compte c'est pareil pour beaucoup de chose: micro-ondes, wireless, gsm etc.). Mais pour quelques $ ce n'est pas grand chose pour protéger un ESC coûteux... surtout qu'en plus ces condos protègent également des creux de tension, en absorbant ces irrégularités, ils ménageront le premier étage de l'ESC ce qui n'est pas négligeable.

[LaurentD]

Comme je disais, j'étais sceptique car je ne connaissais pas le phénomène de variation qu'amène l'ESC entre la batterie et lui-même et donc je comprends mieux (merci Pierre) la nécessité de mettre ces condos, tout du moins pour des grosses configs (6S ou 12S) car le phénomène doit être négligeable pour les machines type 450 ou 250.
En tout cas, la vidéo n'avait pas contribué à ma compréhension du phénomène, mais j'avais bien remarqué la torsion du câbles sur lequel est branché la lipo.

Bref, merci pour ces explications.

[chriscool]

Il faut aussi mentionner que si on n'allonge pas les câbles nul besoin de ce genre de circuit.

Faut aussi voir la notice de certains ESC... il est mentionné pour certains ESC JIVE qu'il est possible d'ajouter 20cm. de fil sans problème. Au delà, ils conseillent des condos.

Donc de bonnes lipos, un bon ESC ayant une marge et un câblage soigné (voir torsadé) permettent déjà de bien améliorer ces problèmes d'onde.

Un gars qui avait grillé une bonne dizaine d'ESC sur un gros Edge a pu corriger ce problème de longueur de câble avec ce filtrage... mais il lui a fallu 10 ESC HS et tomber sur le bon sujet d'un forum pour s'en rendre compte.

Après, il y a bien sûr d'autres facteurs tout aussi importants qui peuvent abimer un ESC... rien n'est jamais très simple

[Maïck]

Après la remarque de Pierre je comprend mieux de quoi tu veut parler chriscool.

Cependant la vidéo montre pas du tout ce phénomène... Et l'ajout de condo ne va rien changer à la déviation de la boussole !

Que les condo évitent les creux de tension, oui ça on est d'accord, mais qu'on arrive à créer des ondes stationnaire sur des fils de cette section et avec des fréquence de seulement quelques dizaine de kHz ça m'étonne un peut !!

Pour la peine je vais ressortir mes cours de télécom et l'oscillo pour voir si les concepteurs on vraiment fais ça à l'arrache et qu'il y a vraiment d'énormes variations d'intensité !

Par contre je me fierais pas trop au voltage... C'est l'intensité là qui nous pose problème, il y aura plus de problèmes avec un système 1s 100A que 6s 5A... Exemple folklorique évidemment

[paparomeo]

Je viens de regarder le pdf du DIY, il est bien spécifié qu'au delà de 20cm il est conseillé de rajouter des condensateurs de découplage.
En clair, pour éviter qu'un appel de courant crée une oscillation non voulue et qui pourrait être destructrice pour l'ESC, on rajoute ces condos (c'est ce que l'on fait aussi en entrée d'un C.I régulateur de tension par exemple).
Là, je veux bien nous avons une cause de claquage très valable.
Par contre, à mon avis la démonstration via la vidéo n'est pas justifiée.
Donc, ne pas hésiter à faire ce genre de manip.
Au fait, quelqu'un aurait il un schéma d'ESC dispo, ça serait intéressant.
Sur ceux bonne nuit, et merci à chriscool de nous avoir donné l'info.

Patrick

[chriscool]

C'est ce qui est génial dans ce genre de forum... c'est la confrontation (au bon sens du terme) qui permet de comparer les idées et commentaires pour en tirer une essence plus précise. Ce qui m'oblige aussi à mieux approfondir certaines questions qui m'interpellent par vos remarques intéressantes.

Après la remarque de Pierre je comprend mieux de quoi tu veut parler chriscool.

Cependant la vidéo montre pas du tout ce phénomène... Et l'ajout de condo ne va rien changer à la déviation de la boussole !

En effet, notre ami "Chamois" a le don d'expliquer les choses de manière très compréhensible... merci à lui.

Pour la vidéo, je pense que le gars veut montrer qu'il y a un effet d'induction. Le condo ne va rien changer et l'effet sera effectivement toujours présent. Il va plutôt le limiter juste avant l'ESC de façon à épargner ce dernier.

Par contre je me fierais pas trop au voltage... C'est l'intensité là qui nous pose problème, il y aura plus de problèmes avec un système 1s 100A que 6s 5A... Exemple folklorique évidemment

L'interruption de courant du côté batterie par impulsions de 1usec (et moins) va engendrer un pic de tension qui lui sera destructeur.

Bob Boucher de Astroflight (qui a pondu un manuel sur la motorisation électrique) avait écrit:

"At 30 amps a 3 foot loop will generate 20 volt spikes. add this to the battery voltage and you are asking for trouble."

(A 30A, une boucle de 90cm. va générer des pics de 20 Volt. Additionnez cela à la tension de la batterie et vous aurez des ennuis).

A nouveau... si votre ESC est prévu pour tenir du 12S et que vous tourner en 6S, il supportera probablement ces pics.

Il suffit de rallonger côté moteur et voila non?

Bien que dans ce cas seule la résistance des fils poserait problème, il est conseillé de garder ces câbles plutôt courts. C'est de l'alternatif qui cause pas mal d'interférences et risque de parasiter la synchro entre le contrôleur et le moteur.


Pour résumer:

D'après les commentaires que j'ai retrouvé à travers la toile, en restant sous la barre des 20cm. de câble entre un ESC et la batterie, il ne devrait pas y avoir trop de problème. Au delà... méfiance même si l'ESC ne crame pas sur le champ, il ne faut pas négliger ce phénomène sur la durée.

Certains ESC performant offrent également des logs qui permettent de voir ces pics en utilisations. Sur Helifreak, des utilisateurs on vu avec leur Castle Creation, ces pics parasites baisser significativement avec ce genre de filtre.

[chriscool]

D'ailleurs, avant d'ouvrir ce sujet sur ce problème d'induction, j'avoue avoir deux cas, disons "sensibles":

1. mon EPP-FPV avec un légère rallonge (moins de 20cm.).

Il tourne en 3S et pour l'instant pas de soucis avec un TowerPro 40A. Cet ESC est limité à du 3S mais certains le font tourner en 4S. Il supporte apparemment bien une légère sur-tension... faut que je vérifie le voltage de ses condos.

2. en DeNight Spécial 50 avec une bonne rallonge.

Là, j'avoue avoir eu un ESC qui a cramé en essais "statiques". Au début il a très bien fonctionné et après une deuxième vague de tests... pouououfff... grosse fumée.

Je n'ai pas encore mesuré ma rallonge, mais elle va depuis l'avant du support moteur jusqu'à la clé d'aile ou se trouve l'électronique... donc bien quelques dizaine de cm.

Pourtant, l'ESC était un ZTW 85A alors que ma propulsion en 6S tire moins de 50A. Mais comme cet ESC est donné pour du 6S max.... je me demande si ce n'est pas lié à ma rallonge vraiment trop longue.

Mais c'est clair que ça peut aussi venir d'autre chose (mauvaise qualité, court-jus interne etc. etc. etc.).

Une chose est sûre pour mon DeNight: c'est de raccourci au max. la rallonge et ajouter quelques condos (surtout que ce n'est pas la place qui manque).

[Maïck]

La vidéo montre qu'un courant provoque un champ électrique, rien de plus !

L'interruption de courant du côté batterie par impulsions de 1usec (et moins) va engendrer un pic de tension qui lui sera destructeur.

Oui la variation de courant ! Donc c'est les systèmes fonctionnant avec de fort courant qui posent problème !

Un cable à bien une inductance propre, qui dépend de comment sont placé les cables + et - entre eux et proportionnel à sa longueur.

Mais à part en faisant des boucles elle reste très faible et négligeable aux fréquence à laquelle travaille nos ESC...