TP2-Redresseur-Monophase-NC

TRAVAUX PRATIQUES
CONVERTISSEURS STATIQUES
(Version 0.0)
MANIPULATION N°2
REDRESSEMENT MONOPHASE SIMPLE ALTERNANCE NON COMMANDE
I.OBJECTIFS DU TP :
Etudier le fonctionnement des redresseurs simples alternances et doubles alternances
non commandés.
II.GENERALITES
II.1 Le symbole d'un redresseur :
On distingue dans le symbole du redresseur un coté alternatif, c'est l'entrée, et un coté
continu, c'est la sortie.
Figure.1 Symbole des redresseurs
II.2 Définition :
Le redressement est la conversion d'une tension alternative en une tension continue.
On utilise un convertisseur alternatif-continu pour alimenter un récepteur en continu à partir
du réseau de distribution alternatif sinusoïdal.
Le redressement monophasé à une seule alternance, dit mono-alternance ou simple
alternance, présente un intérêt très limité. Par contre, il permet d’aborder simplement la
plupart des problèmes posés par l’utilisation des convertisseurs statiques.
Les redresseurs non commandés sont des montages à diodes. On retrouve des
montages appelés monophasé ou triphasé, simple alternance, ou double alternance.
On doit noter ici que les phénomènes produits à l’ouverture et à la fermeture d’un
circuit, peuvent être assez différents de ceux qu’une étude simplifiée permet de prévoir. Par
exemple, la représentation classique d’une bobine par une inductance constante et une
résistance en série, ne permet pas de comprendre complètement l’allure des phénomènes
quand la tension subit une discontinuité.
III.PREPARATION
Cette partie doit se faire obligatoirement avant l’arrivée au laboratoire, ceci permet à
l’étudiant de comprendre l’essentiel de la manipulation avant d’entamer le travail proprement
dit.
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III.1 Représentation schématique d'un redresseur mono-alternance :
La figure.2, ci-dessous, représente un redresseur mono-alternance non commandé
débitant sur une charge RL.
D
ic
D
ic
R
Vc
Vs
R
Vs
DRL
Vc
L
Figure 2-a
L
Figure 2-b
Figure.2. Schéma de principe d’un redresseur mono alternance non commande.
2-a : sans diode à roue libre 2-b : avec diode à roue libre
La source délivre une tension alternative sinusoïdale Vs, la diode "D" assure le
redressement de la tension, cette dernière aux borne de la charge est Vc, la charge impose un
courant dans le circuit. Comprendre que le courant, mais pas seulement, dépend de la nature
de la charge.
III.2 Le principe de fonctionnement :
La diode "D" est passante quant elle est polarisée positivement. Elle est bloquée quant
elle est polarisée négativement.
Quand la diode est passante, la tension de la source est, presque totalement, appliquée
à la charge, la chute de tension aux bornes de la diode est très petite, entre 0,6 et 0,8 Volt, elle
se résume, avec une certaine simplification, à la somme entre deux tensions, celle de la
jonction et celle aux bornes de la résistance interne de la diode, qui reste très faible.
Quand la diode est bloquée, la tension de la source se retrouve aux bornes de la diode,
un courant très faible circule dans le circuit, la diode se comporte comme une impédance
d'une valeur très grande, très souvent on la considère comme étant infinie. Dans ce cas, la
tension aux bornes de la charge est considérée nulle.
Si la charge alimentée est purement résistive, le courant et la tension seront en phase,
et la tension aux bornes de la charge sera toujours positive.
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Par contre si la charge est inductive, la tension et le courant dans le circuit seront
déphasés, le courant étant en retard par rapport à la tension, la diode restera conductrice
jusqu'à l'annulation du courant dans le circuit. Ce qui provoque l'apparition d'une tension
négative aux bornes de la charge.
La présence de la diode à roue libre dans le circuit, elle est montée en parallèle avec la
charge inductive, permet l'élimination de la partie négative de la tension aux bornes de la
charge en faisant canaliser le courant après l'inversion de la tension de la source.
III.3 Représentation schématique d'un redresseur Double-alternance :
La figure.3, ci-dessous, représente un redresseur double-alternance non commandé
débitant sur une charge RL.
ic
D1
D3
D1
D3
R
Vs
Vs
DRL
Vc
L
D2
D4
Figure 3-a
D2
D4
Figure 3-b
Figure.3. Schéma de principe d’un redresseur double alternance non commandé.
3-a : sans diode à roue libre 3-b : avec diode à roue libre
La figure.3 représente un montage à quatre (04) diodes, appelé aussi le pond de graetz,
car il existe aussi des redresseurs doubles alternances par transformateur à point milieu, qui ne
contiennent que deux diodes.
Dans les montages à plusieurs diodes, c'est toujours les diodes polarisées plus
positivement qui conduisent. Ces montages permettent d'augmenter la valeur moyenne des
tensions redressées et d'améliorer la qualité des tensions redressées, réduit le taux
d'ondulation, surtout avec la présence d'une capacité.
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III.4 Le principe de fonctionnement :
La figure.4 représente le principe de fonctionnement du redresseur double alternance.
D1
D1
D3
Vc
Vs
D2
D4
Figure 4-a
D3
Vc
Vs
D2
D4
Figure 4-b
Figure.4. Schéma de principe d’un redresseur double alternance non commandé.
4-a : sans diode à roue libre 4-b : avec diode à roue libre
Pour la figure.4.a la tension de la source Vs est positive, ou en alternance positive, Les
diodes D1 et D4 sont polarisées positivement, donc elles conduisent, alors que les deux autres
diodes, D2 et D3 sont bloquées.
Par contre, pour la figure.4.b la tension de la source Vs est négative, ou en alternance
négative, Les diodes D1 et D4 sont polarisées négativement, elles sont donc bloquées,
contrairement aux deux autres diodes, D2 et D3 qui sont, cette fois-ci polarisées positivement,
c'est elles qui sont conductrices.
Le courant et la tension aux bornes de la charge sont toujours positifs,
unidirectionnels.
L'avantage des redresseurs non commandés est leur simplicité. Pas besoin d'un circuit
de commande. Mais le fait qu'ils ne soient pas commandés, la tension qu'ils délivrent est
toujours constante. Elle est fixée par les grandeurs de la tension de la source Vs
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IV.MANIPULATION
IV.1. Familiarisation avec la maquette :
La figure suivante représente les montages préétablis, c'est l'image de la maquette d'essai,
utilisé pour étudier les redresseurs non commandés simple alternance et double alternance.
Figure.5 L'image de la maquette utilisée pour le redressement non commandé simple
alternance et double alternance
Avant toute autre chose, on commence par identifier les éléments constitutifs de la maquette,
essentiellement :






La source;
L'interrupteur principal;
Le composant ou le montage à étudier;
Les différentes charges (la résistance, l'inductance et la capacité);
La diode à roue libre;
L'emplacement des appareils de mesure;
Données : Tension d’alimentation, de valeur efficace 24V et de fréquence f=50Hz.
R= 500Ω et L=0.3H.
Remarque :
1. Il faut que l'interrupteur principal soit et qu'elle reste en off, avant et durant le
branchement des charges et des appareils de mesure.
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IV.2. Travail demandé :
1. Préparez le schéma de montage, avec représentation des appareils de mesures,
permettant de mesurer les valeurs moyennes et efficaces du courant et de la tension de
charge, ainsi que la valeur efficace de la tension de source.
2. Faites brancher le circuit, charges et appareils de mesures.
3. Récupérez les valeurs efficaces et moyennes affichées par les appareils de mesure.
4. Relever, avec un oscilloscope, les chronogrammes de ces grandeurs demandées :
a. Pour une charge purement résistive :

Tension de source (US), courant de source (ID), tension aux bornes de la
résistance R (UR) et tension aux bornes de la diode D (UD),
 Les couples tension aux bornes de R et courant dans le circuit (UR, ID),
tension aux bornes de R et tension aux bornes de la diode (UR, UD);
b. Pour une charge Inductive (RL), sans diode à roue libre DRL :
 Le couple courant de source, tension aux bornes de la charge (UCH, ID)
c. Pour une charge Inductive (RL), avec la diode à roue libre DRL :
 Le couple courant de charge ICH, tension aux bornes de la charge UCH
(UCH, ICH);
 Le couple courant de source ID, tension aux bornes de la charge UCH
(UCH, ID);
d. Pour une charge Capacitive (RC), la capacité C montée en parallèle avec la
résistance R:
 Le couple tension aux bornes de R et Courant dans R, (UR, IR)
 Le couple tension aux bornes de R et Courant de la source ID, (UR, ID).
V. Préparation du compte rendu :
1. Présenter l'objectif de la manipulation et faire une présentation générale des
montages redresseurs non commandés (montage monophasé simple et double
alternance, montage triphasé simple et double alternance);
2. Présenter le principe de fonctionnement des montages redresseurs monophasé,
simple et double alternance;
3. Présenter le schéma de la manipulation;
4. Présenter les grandeurs mesurées et visualiser les différentes formes des grandeurs
électriques instantanées relevées par l'oscilloscope.
5. Choisir une grandeur électrique relevée, calculer sa valeur efficace et moyenne,
comparer le résultat retrouvé à la grandeur donnée par l'appareil de mesure
correspondant.
6. Expliquer les formes des grandeurs relevées
7. Présenter une conclusion générale.
Les enseignants : A.CHIBAH, R.KIFOUCHE
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