Évaluations, terminologie et unités des clôtures électriques
Par Paul Thompson , bureau d'études PAKTON
Pakton Technologies a été créée en 1995 par Paul et Kayleen Thompson. Paul, un ingénieur en électronique professionnel, a 25 ans d'expérience dans des entreprises de fabrication d'électronique de haute technologie.
Introduction
Les clôtures électriques existent depuis longtemps. Comme la plupart des technologies, leurs produits sur le marché fonctionnent à peu près de la même manière. On pourrait penser qu'il serait facile de comparer les caractéristiques et de faire un choix - Ce n'est pas le cas !
Comparer les électrificateurs de clôture électrique est un point de frustration pour de nombreux agriculteurs. Les termes et unités utilisés pour spécifier les clôtures électriques sont parfois difficiles à comprendre et il existe de nombreuses façons de les évaluer., voir de les interpréter. Par exemple : joules stockés, joules de sortie à une charge, joules de sortie de crête, kilovolts en charge, km électrifiable ...
Alors, existe-t-il une formule de conversion simple entre les joules stockés, les joules de sortie et les kilovolts ou kilomètres ?
Pas vraiment, bien qu'il y ait quelques règles de base. Par exemple, certains dans l'industrie disent qu'un joule stocké alimente 10 km de clôture. Il s'agit bien sûr d'une interprétation qui ignore la forme des impulsions et les courbes de charge, sans parler de l'efficacité. Il ne fonctionne pas non plus correctement passé les 50 km.
Spécifications techniques
Pouvoirs de distance: miles | 390 milles |
Pouvoirs de distance : Acres | 4 000 acres |
Tension d'entrée | 220 - 240 V |
Énergie stockée maximale | 97,0 J |
Énergie de sortie maximale | 63,0 J |
Tension de sortie @ 100 Ω | 9 600 V |
Tension de sortie @ 500 Ω | 8 500 V |
Détails physiques
Poids : Livres | 15 livres 7 onces |
Volume : pouces | 13 ¾ x 9 ¾ x 5 ½” |
| Distance Clôture : Km | 50 km |
| Distance de clôture : Réaliste | 30-40Km |
| Distance Alimentée : Hectares | 400 Ha |
| Tension d'entrée | 220v-240v CA |
| Énergie stockée maximale | 100 Joules |
| Énergie d'impulsion de sortie maximale | 71 Joules |
| Tension de sortie @ 500 Ω | 10 000 V |
| Tension de sortie @ 100 Ω | 10 000 V |
| Tension de sortie @ 50 Ω | 9 300 V |
| Tension de sortie @ 25 Ω | 6 000 V |
| Nombre minimum de piquets de terre requis | 20 tiges de terre |
QUI DIT MIEUX?
Pour aider à comprendre cela, une comparaison peut être faite avec les voitures. Les voitures sont classées en capacité (centimètres cubes), puissance, couple, temps de 0 à 100 km par heure, vitesse maximale et consommation de carburant pour n'en nommer que quelques-uns. Et il n'y a pas de simples conversions ou de simples comparaisons. En général, un moteur plus gros vous permettra de passer de A à B plus rapidement. Mais personne ne confondrait un camion avec une voiture de sport. Quand quelqu'un achète une voiture, il regarde plus que la capacité du moteur. Ils rechercheront une voiture qui convient au travail qu'ils veulent faire. De la même manière, la meilleure mesure d'un électrificateur de clôture électrique est de savoir comment il fonctionnera sur votre clôture, et notamment quelle sera la tension au point le plus éloigné !
Les termes les plus renseignés
Qu'est-ce qu'un énergisant (également appelés électrificateurs, chargeurs ou contrôleurs)
Les électrificateurs de clôture électrique produisent une haute tension sur un fil sous tension pour provoquer un choc et renforcer une barrière.
Les électrificateurs modernes à "basse impédance" placent une impulsion haute tension très courte sur le fil sous tension une fois par seconde et sont "sûrs" dans la mesure où le choc est trop court afin de ne pas provoquer une électrocution.
Ils fonctionnent en stockant de l'électricité dans un réservoir (condensateur principal) et en la déversant sur les bornes de sortie via un interrupteur électronique et un transformateur. La quantité d'énergie électrique stockée dans le condensateur peut être mesurée en Joules, Stored Joules . Toute l'électricité stockée ne sort pas de la boîte, une partie est perdue sous forme de chaleur dans le circuit. Ce qui sort, l'énergie de sortie, est également mesurée en Joules, Output Joules, joules de sortie. Évidemment, s'il n'y a rien de connecté à l'électrificateur, il n'y a aucune énergie de sortie. Fait intéressant, s'il y a un court-circuit sur les bornes de sortie, il n'y a (encore) presque aucune énergie de sortie car toute l'énergie est perdue à l'intérieur de l'unité. Le graphique de l'énergie de sortie en surcharge est une courbe qui commence à un niveau bas, culmine et se termine à nouveau à un niveau bas. Le pic est le Peak Output Joules qui doit être indiqué à un certain niveau de charge, c'est-à-dire 500 Ohms. Ceci est similaire à un moteur de voiture délivrant un couple maximal à un régime particulier. Plus les joules de sortie crête se rapprochent des joules stockés, c'est-à-dire moins il y a de pertes dans l'appareil, plus l'électrificateur sera efficace.
Kilovolts kV
Les kilovolts sont une mesure de la capacité de la clôture à choquer. Un kilovolt correspond à 1000 volts.
La plupart des agriculteurs utilisent un voltmètre pour vérifier la clôture. La tension de la clôture, mesurée en kilovolts, doit être supérieure à environ 3,5 kV pour être efficace.
L'herbe ou les broussailles touchant le fil sous tension auront tendance à réduire la tension sur le fil. Il est donc évident qu'un électrificateur plus puissant devrait pouvoir maintenir une tension plus élevée sur une clôture encombrée d'herbe. Cela peut être mesuré en kilovolts à une résistance de charge particulière. (note : sur le site IAM Montpellier, lors de tests sur zone arbustive très encombrée, l'électrificateur débitait correctement mais auait pu déclarer un incendie, départ de feu de broussailles, dû aux arcs électriques entre la végétation et le fil)
Les clôtures courtes sont plus faciles à électrifier que les longues. Même si la clôture est bien construite avec de nouveaux isolateurs propres sans herbe touchant les fils, elle charge toujours l'électrificateur. En effet, le fil sous tension commence à ressembler à un long tuyau qui doit être rempli d'électrons lorsque la tension augmente. Pour ces raisons, de nombreux fabricants évaluent les électrificateurs en kilomètres maximum de clôture ou en km de fil pouvant être alimentés.
MAIS : la disposition des clôtures modifie également le résultat. Par exemple, la tension à la fin d'une ligne de clôture droite serait beaucoup plus faible si l'électrificateur était à une extrémité par rapport à s'il était au milieu. Un autre point à souligner ici est que certains électrificateurs sont plus adaptés pour alimenter de longues lignes de clôture tandis que d'autres sont plus adaptés pour alimenter de nombreux enclos plus petits.
Joules stockés J
Les joules stockés sont une mesure de la quantité d'énergie électrique stockée dans le condensateur principal juste avant chaque impulsion.
C'est comme la capacité du moteur en centimètres cubes.
La formule est J= 1/2CV^2
Où J sont les joules stockés, C est la taille du condensateur principal en Farads, V est la tension de charge de crête et ^ 2 signifie le carré.
Utiliser uniquement les joules stockés comme mesure des clôtures électriques n'est tout simplement pas intelligent.
En effet, il est possible de fabriquer un électrificateur avec une énergie stockée élevée (joules stockés) en utilisant un petit condensateur principal chargé à un potentiel extrême. C'est comme faire tourner un petit moteur. Il pourrait également y avoir un transformateur de sortie léger (comme une transmission faible) où la majeure partie de l'énergie est perdue sous forme de chaleur et il pourrait laisser de côté les composants de mise en forme des ondes (comme le contrôle des émissions) de sorte que la forme de l'impulsion serait très courte et nette avec beaucoup d'impact.
Le plus pour les joules stockés est qu'il peut être utilisé pour classer grossièrement un électrificateur.
Par exemple, les bandes rasantes sont généralement inférieures à 1 joule. Les petits électrificateurs vont jusqu'à 2 Joules, les moyens de 2 à 5 et les grands de 5 et plus. Les électrificateurs au-dessus d'environ 17 joules stockés doivent utiliser une sorte de système de rétroaction pour augmenter l'énergie stockée (et donc la sortie) uniquement si la charge diminue en dessous de celle du niveau acceptable pour un humain, c'est à dire, 500 ohms. Ceci afin de rester en dessous du niveau de sécurité. C'est comme un régulateur sur un moteur qui applique plus d'accélération lorsqu'une charge lui est appliquée.
Les gros électrificateurs
Regardez attentivement les très gros électrificateurs, ceux-ci peuvent uniquement fournir les joules les plus élevés dans une charge extrêmement faible. Étant donné que le fil de clôture a une résistance relativement élevée, ces charges extrêmes peuvent ne jamais se produire : par exemple, un court-circuit à plus de 2 kilomètres de l'électrificateur ressemblera, au pire, à une charge de 100 ohms. Si l'électrificateur est évalué pour plus de 100 km et pourtant il n'atteindra sa pleine puissance que pour ce court-circuit à quelques kilomètres de l'unité, vous avez peut-être payé pour une puissance que vous ne pourrez jamais utiliser et probablement pas vraiment besoin!
Joule de sortie J
Le pic de joules de sortie correspond au maximum de joules de sortie pour toute charge. La charge réelle doit être indiquée. Ce n'est pas très bon d'avoir un maximum de joules de sortie dans une charge incroyablement faible.
La sortie Joules est-elle une meilleure mesure ? Eh bien, c'est mieux, mais encore une fois, il est également possible de construire un grand électrificateur avec un très bon chiffre de joules de sortie de crête mais avec une très mauvaise forme d'impulsion. Pire encore, les joules de sortie de pointe peuvent se produire pour une charge qui se situe en dehors de la plage de charge utile.
Certains fabricants limitent l'impulsion de l'électrificateur à partir de sa tendance naturelle à faiblir (ou à osciller en négatif après une impulsion positive initiale). D'autres ne s'en soucient pas. Cela ne s'ajoute pas aux kilovolts de crête mesurés sur le fil de clôture, mais elle peut augmenter les joules de sortie jusqu'à 30 %. Si nous n'utilisons que des joules de sortie (crête ou autre), ces unités avec des sorties de pointe semblent meilleures. Mais ils peuvent ne pas faire mieux en tant que barrière. Donc, si vous utilisez la sortie Joules pour comparer les électrificateurs, vous devez également considérer à quelle charge le chiffre est donné et si l'énergie de sortie est utile.
Efficacité
L'efficacité de sortie (en termes électriques) de l'électrificateur peut être calculée comme le rapport de la sortie par rapport à l'énergie stockée en joules. Les électrificateurs typiques ont des rendements de sortie de 50 à 75 %. Je ne crois pas que l'efficacité soit une évaluation très utile pour le grand public.
Kilomètres km évalués de clôture
Il s'agit de la longueur maximale théorique de clôture ou de fil qu'un électrificateur particulier alimentera à une tension utile.
Certains fabricants spécifient la longueur du fil "chaud" dans les cas où il y a plus d'un fil sous tension sur la clôture. En pratique, pour les grands électrificateurs, la longueur maximale de clôture ou de fil qu'il peut faire passer est similaire. On suppose que la clôture sera bien construite.
Dans le passé, la plupart des fabricants incluaient une certaine forme de notation en kilomètres ou en miles de clôture. Beaucoup le font encore. Dans le passé donc, ils avaient tendance à utiliser des formules simples plutôt que toute forme de test sur des clôtures réelles. De plus, certains n'ont pas précisé à quel point la tension de la clôture serait basse à la fin de cette quantité de clôture. Ces chiffres étaient donc au mieux théoriques. Plus récemment, ces chiffres sont qualifiés et dans certains cas liés à la charge sur la clôture ou les animaux à clôturer. En pratique, ce sont également des facteurs tels que la disposition de la clôture, les matériaux et même le type de sol qui déterminent le nombre de kilomètres pouvant être alimentés. Une cote kilométrique est cependant utile, car il peut plus facilement être lié à la propriété de l'acheteur. Il faut comprendre, cependant, que le chiffre se rapporte à une clôture du « meilleur cas », à moins qu'il ne soit qualifié quant au type de clôture et aux kilovolts du pire point utilisés pour obtenir le chiffre.
Alors la longueur électrifiable correspond, suivant les normes CEE, à la capacité d’envoyer du courant sur une clôture définie et en parfaite installation :
Autres unités
Je n'ai pas mentionné la puissance de sortie de crête en kilowatts, le courant de sortie de crête ou le courant de sortie RMS. Même si ceux-ci pourraient être et ont également été utilisés pour évaluer les électrificateurs. Bien qu'il s'agisse de spécifications électriques, elles ne correspondent pas non plus aux performances réelles de la clôture.
L'utilisation d'un tableau ou d'un graphique de kilovolts par résistance de charge est utile pour les électrificateurs conçus pour fonctionner sur de petites clôtures ou des clôtures où la charge résistive est le problème clé à surmonter. Les kilovolts par capacité sont en fait le meilleur indicateur de la capacité d'un électrificateur à alimenter de longues clôtures bien isolées. Il est en fait possible d'accorder une conception d'électrificateur pour l'un ou l'autre, mais généralement pas pour les deux.
Durée et forme des impulsions
La longueur d'impulsion est simplement la durée pendant laquelle l'impulsion haute tension existe, généralement mesurée en microsecondes. La forme d'impulsion à laquelle on se réfère serait vue sur une lecture d'oscilloscope de la tension par rapport au temps.
La longueur d'impulsion en elle-même n'est pas utilisée pour évaluer les électrificateurs, mais elle est parfois citée. La mise en forme de l'impulsion est l'un des facteurs clés de la qualité de la conception d'un électrificateur. Et est nécessaire pour réduire les interférences électriques indésirables comme le tic-tac sur les téléphones ou dans les radios , téléphone... C'est un domaine où beaucoup de dollars de recherche et de conception sont dépensés. Il ne fait aucun doute qu'une courte impulsion forte fonctionnera bien sur une petite clôture et pour les plus petites unités sous-joules, c'est tout ce qui est disponible ou nécessaire. Si l'impulsion doit parcourir de longues distances, la forme de l'impulsion peut faire une énorme différence dans la tension après, par exemple, 20 km de clôture. Cela est dû à des facteurs complexes qui dépassent le cadre de cet article.
En obtenant la bonne forme d'impulsion, un électrificateur peut faire un bien meilleur travail. Il est possible d'obtenir jusqu'à deux fois la tension en bout de clôture pour le même joule stocké.
Joules, sécurité et électrificateurs toujours plus gros
La sécurité des électrificateurs de clôture électrique, en particulier des unités alimentées par le secteur, est couverte par les normes australiennes et néo-zélandaises (AS/NZS60335.2.76) et par les lois des États qui rendent obligatoire le test des électrificateurs pour se conformer à ces normes. En Australie, les électrificateurs alimentés par le secteur doivent afficher un numéro d'approbation pour montrer qu'ils sont conformes. La Nouvelle-Zélande a récemment supprimé l'exigence d'essais et d'approbation obligatoires et, en outre, en raison des termes de l'accord de reconnaissance mutuelle transtasmanien (TTMRA), tout ce qui est assez bon pour le marché néo-zélandais est jugé assez bon pour le nôtre. La norme limite la sortie des électrificateurs à un niveau jugé sûr. Cette limite est mesurée à une charge de 500 Ohms.
Les normes stipulent cependant que les enfants ne devraient pas être autorisés à jouer avec des clôtures électriques, c'est-à-dire qu'il existe encore un certain élément de risque. Ce risque augmente avec les électrificateurs plus grands. Afin de respecter cette limite et de continuer à construire des électrificateurs de plus en plus gros (joules stockés), une certaine forme de système de contrôle de puissance est nécessaire pour maintenir la sortie Joules (ou courant) en dessous de la limite légale à 500 Ohms et toujours obtenir plus à plus bas charges. Ceci est communément appelé rétroaction et a été découvert en 1927 par Harold Black. Il y a cependant un point où il est préférable d'utiliser deux électrificateurs plus petits plutôt qu'un plus gros.
Alimenter une longue clôture avec un seul électrificateur commence bientôt à respecter la loi des rendements décroissants. Pour obtenir plus de puissance vers les parties les plus éloignées de la clôture, plus de courant est nécessaire pour circuler dans les fils les plus proches. Plus de courant provoque une chute de tension plus importante (selon la loi d'Ohms), ce qui réduit la tension disponible à la fin, etc. Pour surmonter cela, certaines entreprises vendent des fils de sortie en aluminium à faible résistance. Poser ce type de fil même sur quelques centaines de mètres coûtera probablement plus qu'un deuxième électrificateur.
Permettez-moi de le dire clairement, au-dessus d'environ 10 Joules, doubler la taille d'un électrificateur en Joules ne doublera pas la quantité de clôture qu'il peut alimenter. Si un très gros électrificateur coûte à peu près le même prix que deux plus petits, il vaut mieux utiliser les deux plus petits. De plus, avec plusieurs électrificateurs, un court-circuit sur la clôture alimentée par un électrificateur n'affectera pas du tout la tension sur un autre.
Bonne conception et entretien
D'après mon expérience, la plupart des fermes qui ont des problèmes de basse tension sur les clôtures électriques souffrent d'une mauvaise disposition, de mauvais isolants, d'une mauvaise terre ou d'une combinaison de tout ce qui précède plutôt que d'un électrificateur sous-dimensionné.
Évaluations, terminologie et unités des clôtures électriques
GALLAGHER
Charge de la clôture : Le choc électrique est un produit de la tension et du courant (ampères) et c'est le courant qui fournit la puissance du choc ressenti par le bétail. La tension fournit la pression électrique qui fait circuler le courant. La charge de la clôture est la végétation (mauvaises herbes, vignes, etc.) en contact avec le fil chargé, ce qui crée un court-circuit à la terre à travers la mauvaise herbe. Plus il y a de mauvaises herbes touchant le fil chargé, plus la charge de la clôture augmente, ce qui entraîne une baisse de la tension sur la clôture et une augmentation du courant (ampères). Le circuit ouvert se produit lorsque le chargeur de clôture fonctionne sans charge de clôture. Une charge de 500 ohms équivaut à environ 8 km ou 5 miles de clôture désherbée moyenne. Une charge de 100 ohms équivaut à environ 8 km de clôture fortement désherbée.
V Évaluation du joule : le joule est une mesure de la chaleur en unités thermiques britanniques (BTU) ou pieds-livres d'énergie. La distance sur laquelle un poids donné peut être déplacé en une unité de temps, ou la quantité de chaleur générée pendant un temps spécifié, équivaut à un joule. c'est-à-dire qu'un joule équivaut à 0,7378 pieds-livres de 0,0002778 wattheures (environ 1 watt seconde). Le joule ne mesure pas l'efficacité ou la sécurité d'un choc électrique .Le joule est une équation mathématique de (tension x ampères x temps). Plus le "temps de marche" de l'impulsion est long, plus la cote de joule sera élevée, même si un "temps de marche" plus long est moins efficace et moins sûr à utiliser. Il est important de souligner que Underwriters Laboratories (U/L) et l'Association canadienne de normalisation (CSA) ne reconnaissent pas le joule comme mesure lorsqu'il est appliqué aux chargeurs de clôture électrique. Nous sommes d'accord avec U/L et CSA que la cote de joule n'est pas un moyen précis de mesurer l'efficacité de n'importe quel chargeur de clôture, cependant, nous avons fourni les cotes de joule ci-dessus afin que vous ayez une base pour comparer Gallagher avec d'autres marques qui évaluent leurs électrificateurs en joules. Les cotes de joule Gallagher sont basées sur la cote la plus basse et la plus élevée que le modèle produira en fonction des conditions variables de la clôture.
REMARQUE : Les conditions de la clôture (charge de la clôture) varient constamment 24 heures sur 24 et il n'y a pas deux clôtures identiques. La cote de joule de tout chargeur de clôture électrique varie constamment à mesure que la charge de la clôture varie. Personne ne peut vous dire avec précision la cote de joule sur votre clôture sans la mesurer réellement sur votre clôture.
L'évolution des clôtures électriques est désormais entièrement orientée vers la surveillance, les agriculteurs n'ont pas le temps de tester leurs clôtures, et il est extrêmement important de savoir s'il y a un défaut sur une clôture électrique si on compte sur elle pour garder le bétail ou éloigner les indésirables.
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rw 01/22- 10/23
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