L`onduleur - La physique appliquée en STI

TD ONDUELUR
I.
Exercice 1 :
Le schéma suivant représente le modèle simplifié d’une partie de l’onduleur :
K1
E = 127 V. K 1 et K 2 sont des interrupteurs parfaits.
v(t)
E
i(t)
E
CHARG
E
Entre 0 et T/2 : K 1 fermé et K 2 ouvert
Entre T/2 et T : K 1 ouvert et K 2 fermé.
La charge est inductive.
T désigne la période de fonctionnement des
interrupteurs.
K2
1) Quel type de conversion de l’énergie
électrique effectue un onduleur ?
2) Quelle est la valeur de v(t) quand K 1 est fermé et que K 2 est ouvert ?
3) Quelle est la valeur de v(t) quand K 2 est fermé et que K 1 est ouvert ?
v(t) (V)
4) Représenter
l’évolution de la tension v(t) sur la figure du document-réponse, si la période
de fonctionnement des interrupteurs est de 3,33 ms.
200
100
t (ms)
0
3,33
6,66
-100
-200
5) Quelle est la valeur efficace de v(t) ?
II.
Exercice 2 :
Afin de faire varier la vitesse d’un moteur asynchrone, on alimente celui-ci avec un onduleur.
1) Citer un composant permettant de réaliser cet interrupteur électronique.
2) Indiquer, sur un schéma, les branchements d'un oscilloscope permettant de visualiser la
tension uc(t).
On commande les interrupteurs de la façon suivante :
0<t<T/2 : K1 fermé et K2 ouvert.
T/2<t<T : K2 fermé et K1 ouvert.
3) Tracer uc(t) en précisant les échelles utilisées.
4) Calculer la valeur efficace UC de la tension uc(t).
5) Quel type de voltmètre peut-on utiliser pour mesurer cette valeur efficace. Comment
doit-on positionner le commutateur ?
III.
Exercice 3 :
Un moteur asynchrone est alimenté par un onduleur autonome.
1) Quelle est la fonction d'un onduleur autonome : convertisseur statique continu-continu
convertisseur statique continu / alternatif; convertisseur statique alternatif alternatif;
convertisseur statique alternatif continu ?
2) Quelles grandeurs électriques (donner deux réponses) peut-on commander à la sortie
d'un onduleur autonome: valeur moyenne de la tension; valeur efficace de la tension; valeur
moyenne de l'intensité fréquence des tensions de sortie ?
3) Quel est l'intérêt, pour le moteur, d'être alimenté par un onduleur ?
La fréquence des grandeurs électriques à la sortie de l'onduleur est maintenant égale à
25 Hz.
4) Calculer la fréquence de synchronisme du moteur asynchrone qui comporte 4 pôles.
5) En déduire la fréquence de rotation du moteur sachant que le glissement est égal à
3,67%.
IV.
Exercice 4 :
Les interrupteurs, supposés parfaits, sont commandés périodiquement et à tour de rôle.
On supposera, dans cette partie, la charge purement résistive (R = 23 ).
Le chronogramme de la tension u(t) aux bornes de la charge est le suivant : (figure 2)
u (V)
300
200
100
0
-100
-200
-300
5
15
25
35
45
55
t (ms)
Figure 2
Déterminer :
1) la valeur de la tension E délivrée par chacune des deux sources supposées parfaites,
2) la fréquence de la tension u(t),
3) la valeur moyenne de cette tension u(t),
4) la valeur efficace de la tension u(t).
5) Citer un appareil permettant de mesurer cette valeur efficace.
6) Tracer sur la figure le graphe du courant i(t) dans la charge.
i (A)
30
20
10
0
5
15
25
35
45
55
t (ms)
-10
-20
-30
7) Représenter sur la figure les branchements d’oscilloscope permettant la visualisation
simultanée de la tension u(t) et de la tension E délivrée par la source n°1
K1
v(t)
E
i(t)
CHARGE
E
K2
8) Citer 2 utilisations de l’onduleur autonome.