Sciences Industrielles pour l`Ingénieur + -
publicité
Sciences Industrielles pour l’Ingénieur COURS Compétences : Outils de l'Ingénierie Electrique : UTILISER PSIM POUR LA SIMULATION D'UN MODELE ELECTRIQUE MODELISER, RESOUDRE CHARIOT DE GOLF : Simulation du chargeur de batterie TD Centre d’Intérêt 5 : ALIMENTER en énergie TP AP Objectif ère Le but du TP est de modéliser et simuler la 1 partie du chargeur PSWU32 adapté à la batterie 12 V, 24 A.h du chariot de golf. Les performances attendues de ce chargeur doivent assurer une durée de vie maximale à la batterie ; elles sont les suivantes : - alimentation par le réseau EDF monophasé 230 V, 50 Hz ; - génération d'un courant continu = 3 A jusqu'à une tension batterie de 14 V ; - puis fin de charge à tension constante et courant dégressif jusqu'à 0. Le schéma structurel (simplifié) de la chaîne d'énergie est le suivant : Réseau EDF 230 V ~ 50 Hz V1 V2 V3 V4 + ALIMENTER Batterie E = 12 V du chariot de golf CONVERTIR AC/DC FILTRER MODULER (CONVERTIR DC/DC) pour avoir une source de courant continu 3 A Il s'agit aujourd'hui de modéliser et simuler la conversion alternatif-continu jusqu'à la tension V4. La suite du montage sera modélisée par une source de courant de 3 A, conformément aux performances du cahier des charges. 1- FONCTION ALIMENTER : TRANSFORMATEUR MONOPHASE 1/ Saisie du schéma sous PSIM et simulation La fonction ALIMENTER est assurée par un transformateur monophasé. Saisir le schéma suivant : Le logiciel PSIM est téléchargeable gratuitement par le cahier de textes dans une version de démonstration 8.0 très suffisante. Composants à placer : - Ideal transformer (Np = 1300 spires au primaire, Ns = 70 spires au secondaire) ; - Voltage probe (between two nodes) ; - Current probe ; - Resistor (8 ) ; - Inductor (20 mH) ; - Sinusoidal voltage source (ou "Sine") (peak amplitude = 230 * sqrt(2), 50 Hz) ; - Simulation control (Total time : 1,04 ; Print time : 1 afin de ne visualiser que le comportement en régime permanent, soit après 1 s, et pendant 0,04 s, soit 2 périodes). Tout connecter avec le bouton "Wire". Faire "Run Simulation". Afficher V1 et V2 sur le même graphe, I1 et I2 sur un autre (faire "Add one Screen"). CPGE TSI – Lycée P.-P. Riquet – St-Orens de Gameville -1- 2/ Mesures et analyse des résultats En cliquant sur une grandeur, puis "rms" en bas de l'écran, on obtient sa valeur efficace. Relever les valeurs efficaces V1, V2, I1, I2. Calculer le rapport des tensions V2/V1, puis le rapport des courants I1/I2, puis le rapport du nombre de spires m = Ns/Np. Conclure en donnant les relations entre ces rapports : m= Exprimer les puissances actives P1 au primaire et P2 au secondaire. Déduire des relations établies précédemment le rendement d'un transformateur idéal. 2- FONCTION CONVERTIR AC / DC : PONT REDRESSEUR MONOPHASE A DIODES ("PONT DE DIODES PD2"). 1/ Protocole expérimental et saisie du pont redresseur D'après l'introduction de ce TP, quelle doit être la source de sortie de ce convertisseur statique ? Sauver le schéma sous un autre nom, puis le modifier pour avoir le résultat suivant : Nouveau composants : - Diode ; - DC Current Source 3A 2/ Simulation et analyse Simuler le fonctionnement (toujours en régime permanent, de t = 1 s à t = 1,04 s) et afficher les grandeurs V2, V3, I2 sur le même graphe. Justifier l'allure de V3 et de I2 en traçant ci-dessus le trajet du courant I2 : - lors de l'alternance positive de V2 (quelles diodes passantes ?) ; - lors de l'alternance négative de V2 (quelles diodes passantes ?). La tension V3 est-elle continue ? Comment nomme-t-on sa forme ? 3- FONCTION FILTRER : FILTRAGE PAR C, PUIS PAR LC 1/ Solution constructeur Le constructeur du chargeur réalise ensuite le filtrage de la tension V3 par un condensateur. Compléter le montage avec le condensateur C, de capacité 2,2 mF et l'ampèremètre I3 : Nouveau composant : - Capacitor. Simuler le fonctionnement et afficher sur le même graphe les grandeurs V2, V3 et I3. 2/ Critique de la solution du constructeur et amélioration Les pointes du courant I2 (ou I3) sont élevées, et se justifient par le fait que le pont de diodes établit la conduction directe entre 2 sources de tension différentes (secondaire transformateur et condensateur C). La valeur efficace I2 est également élevée, et le transformateur doit fournir une puissance apparente S = V2.I2 (en V.A) importante. Rajouter le graphe de I2, mesurer les valeurs efficaces permettant de calculer S. Que doit-on faire pour limiter ces pointes de courant ? Rajouter une inductance L = 2 mH. Relancer la simulation. Le problème est-il résolu ? CPGE TSI – Lycée P.-P. Riquet – St-Orens de Gameville -2-
