pont mixte

REDRESSEMENT COMMANDÉ
PONT MIXTE
A) THYRISTOR
1) Présentation :
C’est un interrupteur électronique commandé ( unidirectionnel ) dont le symbole est représenté ci-dessous :
anode
T
cathode
vT
gachette
2) Fonctionnement :
Fermeture de l’interrupteur ( amorçage )
Pour amorcer le thyristor, il faut :
Qu’il soit soumis à une tension directe
( c’est à dire positive )
Envoyer une impulsion de courant dans la
gâchette : cette impulsion est produite par
un dispositif d’amorçage
Remarque : contrairement à la diode, on peut
choisir l’instant d’amorçage grâce à la gâchette.
Ouverture de l’interrupteur ( blocage )
La gâchette est inopérante.
Pour bloquer le thyristor , deux solutions :
« priver » le thyristor de courant : si le
courant qui le traverse s’annule il
« s’ouvre » tout seul.
Appliquer une tension inverse ( c’est à dire
négative ) aux bornes du thyristor .
B) MONTAGES DE DECOUVERTE DU THYRISTOR
1) Charge résistive
Question 1 :
Réaliser le montage ci-dessous ; la source est le secondaire d’un transformateur dont le primaire
( bornes rouges ) sera branché entre phase et neutre du réseau triphasé ; la charge est un rhéostat de
100 Ω ( attention aux courts-circuits ).
Grandeurs à visualiser : v sur la voie CH1 et uc sur la voie CH2 ( mode différentiel pour les deux
voies ).
Boîtier d’amorçage :
Il peut commander quatre thyristors simultanément ; ne pas oublier de l’alimenter sous 230 V ;
choisir par exemple la sortie « 1 » , relier la borne verte à la gâchette du thyristor et la borne noire à
la cathode.
boitier d'
amorçage
G
K
T
iC
v
FAIRE VERIFIER
vT
uC
R
Question 2 :
Mettre sous tension ; régler l’angle de retard à l’amorçage du thyristor à
π
3
en agissant sur le potentiomètre
du boîtier d’amorçage et observer le fonctionnement du montage ; compléter les chronogrammes de v et uC sur
le document-réponse 1.
Visualiser ensuite v et vT et compléter le chronogramme de vT ; faire de même pour le courant iC . Répondre
aux questions du document-réponse.
2) Charge inductive
Question 3 :
Réaliser le montage ci-dessous ; le rhéostat est remplacé par une bobine .
T
iC
vT
v
B
uC
Question 4 :
Mettre sous tension ; visualiser dans un premier temps v et uC et compléter les chronogrammes correspondants
sur le document-réponse 2.
Visualiser ensuite v et vT et compléter le chronogramme de vT ; faire de même pour le courant iC . Répondre
aux questions du document-réponse.
C) PONT MIXTE SUR CHARGE RESISTIVE
1) Présentation
iT1
T2
T1
v
iC
iT2
i
iD1
D1
iD2
uC
R
D2
Il est constitué de deux thyristors et deux diodes. Dans ces conditions, le thyristor T1 est « amorçable » quand la
tension v est positive ( entre 0 et π ) et T2 « amorçable » quand v est négative ( entre π et 2π ).
2) Etude pratique
Question 5 :
Réaliser le montage ci-dessus ; prévoir dans un premier temps la visualisation de uC et iC ; on gardera θ0 =
π
3
.
FAIRE VERIFIER .
Question 6 :
Compléter les chronogrammes de uC ( en vert ) et iC ( en rouge ) sur le document-réponse 3.
Question 7 :
Visualiser simultanément uC et iT1 à l’oscilloscope et compléter le chronogramme de iT1 ( en rouge )sur le
document-réponse 3.
Question 8 :
Visualiser simultanément uC et iT2 puis uC et iD1 puis uC et iD2 et compléter au fur et à mesure ( en rouge )
les chronogrammes correspondants sur le document-réponse 3.
Question 9 :
A partir des chronogrammes des courants dans les interrupteurs, compléter le tableau de conduction.
Enfin, représenter ( par un trait rouge épais) sur chaque modèle équivalent le chemin suivi par le courant
pendant les quatre phases de fonctionnement du pont.
D) PONT MIXTE SUR CHARGE INDUCTIVE
1) Présentation
iC
iT1
T2
T1
v
i
B
iT2
uC
iD1
M
D1
iD2
D2
La charge typique est constituée de l’induit d’un moteur à courant continu en série avec une bobine.
2) Etude pratique
Question 10 :
Réaliser le montage ci-dessus ; prévoir dans un premier temps la visualisation de uC et iC .
Ne pas mettre de noyau dans la bobine.
FAIRE VERIFIER .
Question 11 :
Mettre sous tension. Quel est le rôle de la bobine ?Que se passe t-il si on augmente son inductance en ajoutant
un noyau ?
Faire varier l’angle de retard à l’amorçage des thyristors : quel est la fonction du pont ?
Après avoir réglé l’angle de retard à l’amorçage à
π
, compléter les chronogrammes de uC ( en vert ) et iC ( en
3
rouge ) sur le document-réponse 4 ; on pourra admettre que le courant iC est constant .
Question 12 :
Visualiser simultanément v et i ( c’est le courant à l’entrée du pont) et compléter le chronogramme
correspondant.
Question 13 :
Visualiser simultanément uC et iT1 à l’oscilloscope et compléter le chronogramme de iT1 ( en rouge )sur le
document-réponse 4.
Question 14 :
Visualiser simultanément uC et iT2 puis uC et iD1 puis uC et iD2 et compléter au fur et à mesure ( en rouge )
les chronogrammes correspondants sur le document-réponse 4.
Question 15 :
A partir des chronogrammes des courants dans les interrupteurs, compléter le tableau de conduction.
Représenter ( par un trait rouge épais) sur chaque modèle équivalent le chemin suivi par le courant pendant
les quatre phases de fonctionnement du pont et préciser la nature de chaque phase .
3) Etude de la valeur moyenne de la tension redressée
Question 16 :
La tension redressée uC admet une valeur moyenne qui peut se calculer avec la relation :
< uc > =
Vm
(1 + cos θ 0 )
π
Le montage étant hors tension, placer un voltmètre pour mesurer la valeur efficace V de v.
FAIRE VERIFIER
Mettre sous tension, relever la valeur de V et calculer avec la relation ci-dessus la valeur théorique de < uc >.
Question 17 :
Mesurer < uc > avec un voltmètre ; comment peut-on expliquer l’écart constaté entre la valeur calculée et la
valeur mesurée ?
Question 18 :
Ecrire la loi des mailles vérifiée par les valeurs instantanées pour la charge représentée ci-contre ; RB désigne
la « résistance des fils » de la bobine et L son inductance.
En déduire la relation entre < uc > , < i > , R et RB.
i
uC
uR
R
uRB
RB
uL
L
DOCUMENT-REPONSE 1
THYRISTOR SEUL SUR CHARGE RESISTIVE
Remarque :
Question 1 :
Pourquoi le thyristor se bloque t-il à θ = π ?
On peut "graduer" l'axe horizontal de deux
façons :
- en utilisant la variable temps t ; dans ce
cas la période est notée T
- en utilisant la variable ωt ou θ ( c'est un
angle en radian car ω est en rad/s et t en s )
Valeur de θ si t = T :
Question 2 :
Pourquoi ne peut-il pas être réamorcé
entre π et 2π ?
si f = 50 Hz, T = 20 ms et ω = 314 rad/s
π
alors ωΤ = 314 . 0,020 = 0,628 = 2π
angle de retard à
l'amorçage
i
v
Vm
ωt
0
0
retard à
l'amorçage
Vm
ωt
0
0
θ0
π
DOCUMENT-REPONSE 2
THYRISTOR SEUL SUR CHARGE INDUCTIVE
Vm
iC
v
θ0
0
π
ωt
2π
0
θ0
π
2π
ωt
vT
uC
Vm
θ0
ωt
0
θ0
π
2π
0
Question 1 :
Pourquoi le thyristor ne se bloque t-il pas à θ = π ?
π
2π
ωt
DOCUMENT-REPONSE 3
PONT MIXTE SUR CHARGE RESISTIVE
uC iC
v
Vm
Vm
0
ωt
0
θ0
π
2π
ωt
T1 , T2
D1 , D2
iT1
iT2
0
ωt
0
ωt
iD2
iD1
0
ωt
0
ωt
T2
T1
uC
v
D1
uC
v
D2
D1
Entre 0 et
T1
D2
Entre
uC
D2
Entre π et π +
et
T2
T1
T2
v
D1
T2
T1
uC
v
D1
D2
Entre π +
et 2π
DOCUMENT-REPONSE 4
PONT MIXTE SUR CHARGE INDUCTIVE
v i
Vm
Vm
iC
iC
0
ωt
0
ωt
T1 , T2
D1 , D2
iT1
iT2
iC
iC
0
ωt
0
ωt
iD2
iD1
iC
iC
0
ωt
0
ωt
T1
T2
T1
uC
v
uC
v
D1
D1
Entre 0 et
D2
et
T2
T1
D1
T2
uC
v
D2
Phase de .........................
D2
Phase de .........................
T1
uC
v
Entre π et π +
Entre
Phase de .........................
T2
D1
Entre π +
et 2π
D2
Phase de .........................