Exercices d'électronique de puissance - Redressement et filtrage

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UNIVERSITE D MASCARA
Faculté des sciences et
technologie
Département ST (Génie
électrique)
3ème LMD électronique
TD : N°03
Module : électronique de
puissance
Exercices 1
Dans le montage de la figure 1 les diodes sont parfaites : e1 et e2 sont des tensions sinusoïdales de
valeurs efficace 24 V et de fréquence 50 Hz, en opposition de Phase.
1- Expliquer le fonctionnement du montage et représenter en fonctions de temps les tensions e1, e2,
u2 et u2.
2- Déterminer la valeur moyenne et la valeur efficace de chacune des tensions u1 et u2.
3- En parallèle avec les résistances R, on ajoute deux condensateurs (chimiques) de filtrage. Quelle
maximal peut atteindre la tension moyenne de u1 ? quelle est alors la valeur moyenne de u2 ?
Exercices 2
Les diodes du dispositif redresseur de la figure 2 sont supposées parfaites. La résistance R=10 Ω.
Déterminer :
1- Expliquer le fonctionnement du montage et
représenter en fonctions de temps les
tensions e1, e2, u2 et u2.
2- Déterminer la valeur moyenne et la valeur
efficace de chacune des tensions u2 et u2.
3- En parallèle avec les résistances R, on
ajoute deux condensateurs (chimiques) de
filtrage. Quelle maximal peut atteindre la
tension moyenne de u1 ? quelle est alors la
valeur moyenne de u2 ?
1- La valeur efficace V de la tension sinusoïdale v si la valeur
moyenne umoy de la tension redressée u est égale à 15 V.
2- L’intensité moyenne iMoy du courant débité par le montage
dans la résistance R ;
3- L’intensité maximale iMax du courant traversé par une
diode ;
4- L’intensité moyenne iD Moy du courant dans une diode ;
5- L’intensité efficace I du courant dans la charge ;
6- L’intensité efficace ID du courant dans une diode ;

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Exercices 3
Un pont de Graëtz composé de quatre diodes parfaites, est alimenté par une source fournissant une
tension sinusoïdale v de valeur efficace =220  et de fréquence f = 50 Hz. La charge est un
moteur à courant continu dont la f.é.m. E est liée à la fréquence de rotation n’ par la relation
E = Kn avec k = 0.2V. tr1 . min. le courant est « lissé’ » au moyen d’une bobine B que l’on
suppose parfaite et dont l’inductance est suffisamment grande pour que l’intensité pour que
l’intensité  du courant dans le moteur puisse être considéré comme constante et égale à 10A. Le
moteur présente une résistance interne R de 2,5 Ω. Déterminer :
1- L’intensité efficace 1 du courant dans la ligne ;
2- L’intensité moyenne iDMoy du courant dans une diode ;
3- L’intensité efficace  du courant dans une diode ;
4- la tension inverse maximale aux bornes d’une diode ;
5- La fréquence de rotation n’ du moteur ;
6- La puissance moyenne  fournie par le réseau.
Exercices 4
Un pont redresseur à six diodes est alimenté par le réseau triphasé 220-380 V/50 Hz. La charge est
une résistance de 100 Ω. Les diodes sont parfaites. Déterminer :
1- L’intensité moyenne du courant dans la charge ;
2- L’intensité moyenne du courant dans une diode ;
3- La tension inverse maximale aux bornes d’une diode.
Exercices 5
Un transformateur triphasé délivre au secondaire des tensions simples de valeur efficaces 220 V. il
alimente un redresseur à pont de Graëtz (à six diodes). La charge est constituée par un moteur a
courant continu en série avec une bobine dont l’inductance est assez grande pour le courant qui la
traverse soit constant. Son intensité est égale à 10 A. la résistance totale de charge est 1,2 Ω. La
tension moyenne de la bobine est nulle.
1. Quelle est la f.é.m. du moteur ?
2. Quelle est l’intensité moyenne du courant dans une diode ;

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Solution de la fiche TD N=°3
Exercice1
1- Analyse du fonctionnement du montage :
les tensions 1 et 2 sont en opposition de
phase : 1=2.
 Supposons 1 positive ; alors 2 est
négative ; les diodes D2 et D4 conduisent et
les diodes D1 et D3 sont bloquées.
D’où : 1=1> 0, 2=2< 0
 Supposons 1 négative ; alors 2 est positive;
le rôle des diodes est inversé, les diodes D2 et
D4 sont bloquées et les diodes D1 et D3
conduisent.
D’où : 1=1> 0, 2=2< 0
Ainsi à tout instant : 1=1 et 2=2
Les chronogrammes des tensions 1, 2, 1 et
2 sont données par la figure suivante.
2- Tensions  et 
Nous désignons par  par l’amplitude commune
de 1 et 2 =242. Les tensions 1 et 2
correspondent à des tensions redressées double
alternance, l’une positive, l’autre négative.
La valeur moyenne de 1 est égale à :
1= 2
D’où :
1= 2 × 242
1= 21.6 
De même nous pouvons écrire :
2= 2
2= 21.6 
Les valeurs efficaces respectives 1 et 2 des
tensions 1 et 2 sont égales et leurs valeur
commune est donnée par l’expression :
1=2=242
2  1=2=24 
3- Filtrage
La valeur maximale que peut atteindre 1 est 1 .
Il faut que la résistance R soit élevée
10  , de manière que les condensateurs
n’aient pas le temps de se décharger entre deux
phases de charge.
D’où : 1= 2 × 242  1 34 
Valeur moyenne de la tension 2 :
2 34 
1
2
1
2
10
20
()

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Exercice2
1- Valeurs efficace  de la tension
sinusoïdale 
La valeur moyenne  de u s’exprime en
fonction de la valeur efficace V de la
tension d’entrée v par la relation :
= 22
D’où la valeur de V :
 = 
22
Soit :  = 3,14
2215    16.7 
2- Intensité moyenne  du courant i
L’intensité moyenne  du courant dans la
résistance R est égale à :
=
Soit : =15
10 A = 1,5 
3- Intensité maximale 
 du courant dans
une diode
Intensité maximale   du courant dans une
diode est aussi l’intensité maximale  du
courant dans la charge. Si  est la valeur
maximale de la tension d’entrée v nous
pouvons écrire : =
=
Soit :
=16,7 × 2
10  
= 2.36 
4- Intensité moyenne  du courant dans
une diode
Chaque diode conduit pendant une
alternance sur deux. L’intensité moyenne
du courant dans une diode est donc égale à :
=2
Soit :
=1,5
2   = 0,75 
5- Intensité efficace  du courant dans la
charge
La valeur efficace  de de la tension aux
bornes de la charge est égale à la valeur
efficace V de v (redressement double
alternance- charge résistive) =.
L’intensité efficace  de  dans la résistance
R est donnée la loi d’Ohm :
=
Soit =16,7
10   = 1,67 
6- Intensité efficace  du courant dans une
diode
Chaque diode conduisant une alternance sur
deux, l’intensité efficace  du courant dans
une diode est égale à
=
2 =16,7 2A = 1.18 A
Exercice 3
1- intensité efficace
L’intensité  du courant dans la charge est
égale à la valeur absolue de l’intensité du
courant en ligne. Les intensités efficaces de
ces courants sont égales. Le courant dans le
moteur ayant une intensité constante, sa
valeur efficace  est égale à sa valeur
moyenne  et sa valeur instantanée .
D’où : 1= 1=10 
2- intensité moyenne 
Chaque diode conduit pendant une alternance
sur deux. L’intensité moyenne  du courant
dans une diode est égale à : =
2

5
Soit =10
2  = 5 
3- intensité efficace 
La diode est traversée par un courant constant
 pendant une demi-période. L’intensité
efficace  du courant dans une diode est donc
égale à : =
2 soit =10 2  = 7,1 
4- tension inverse maximale 
Les diodes sont bloquées sont en parallèle
avec l’alimentation sous la tension v. la
tension inverse maximale 
 aux bornes
d’une diode est donc égale à la valeur maximal
v de la tension d’alimentation du pont de
Graëtz :
= v
 : 
=2202 =311 
5- fréquence de rotation n’ du moteur
La valeur moyenne  de la tension de sortie
du pont est égale à :
=2
la tension moyenne aux bornes de la bobine B
étant nulle nous pouvons écrire : =+
En remplaçant E par son expression en fonction
de n’ nous obtenons :
=  et =
2
=2×311
3,14 2,5 × 10
0,2 /
=865 /
6- Puissance moyenne 
Le montage étant sans perte, la puissance
moyenne  fournie par le réseau est égale
à :
=.=. Soit =2
. ;
=2 × 311
3,14 .10
= 1,98 
Exercice n:4
nous désignons par :
 V la valeur efficace de la tension simple
(entre phase et neutre);
  la tension aux bornes de la charge;
  l'intensité du courant dans la charge.
1.Intensité moyenne du courant 
 dans la
charge.
La charge étant une résistance nous pouvons
écrire :
ic=uc
R.
Déterminons la tension moyenne aux bornes de
la charge.
= 
 ù 
= 
= 
×  
, 