See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/339148803 Travaux dirigés électronique de puissance Book · February 2020 CITATIONS READS 0 19,932 2 authors: Mourad Loucif Abdelkader Mechernene Abou Bakr Belkaid University of Tlemcen Abou Bakr Belkaid University of Tlemcen 19 PUBLICATIONS 92 CITATIONS 41 PUBLICATIONS 155 CITATIONS SEE PROFILE Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Maximum Power Point Tracking Based on Backstepping Control of Wind Turbine View project COMMANDE SANS CAPTEUR View project All content following this page was uploaded by Mourad Loucif on 10 February 2020. The user has requested enhancement of the downloaded file. SEE PROFILE REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Abou Bekr Belkaid – Tlemcen Faculté de Technologie Département du Génie Electrique et Electronique Domaine : Science et Technologies LMD : 3 Année – Electrotechnique Semestre 5 Travaux dirigés Electronique de puissance Mourad LOUCIF Abdelkader MECHERNENE Année universitaire 2018/2019 Avant propos Ce fascicule de travaux dirigés d’électronique de puissance est destiné aux étudiants de troisième année de Licence du système LMD, Sciences et Technologie, option Electrotechnique. Par ailleurs, il est utile pour les enseignants qui désirent améliorer, progresser et posséder un fondement en cette matière. Les objectifs de ce polycopié sont : − Présenter les différentes structures de fondements convertisseurs d’électronique de puissance de base dans le domaine de la commande des machines électriques. − Utiliser un logiciel de simulation MATLAB/Simulink/SimPowerSystem implémenter, visualiser et comparer les résultats. pour Le niveau pré-requis est celui d’une bonne connaissance de l’électricité générale et des principales calculent de mathématiques. Table des matières SERIE DE TD N°1 : COMPOSANTS ELECTRONIQUE………………………………….. 01 CORRIGEE DE LA SERIE TD N°1 …………………………………………………………. 02 SERIE DE TD N°2 : REDRESSEMENT MONOPHASE NON COMMANDE ………….. 05 CORRIGEE DE LA SERIE TD N°2 ………………………………………………………… 06 SERIE DE TD N° 3 : REDRESSEMENT MONOPHASE COMMANDE ………………… 16 CORRIGEE DE LA SERIE TD N°3 …………………………………………………………. 17 SERIE DE TD N°4 : GRADATEUR MONOPHASE ……………………………………… 27 CORRIGEE DE LA SERIE TD N°4 ………………………………………………………… 28 SERIE DE TD N°5 : REDRESSEMENT TRIPHASE NON COMMANDE ……………… 34 CORRIGEE DE LA SERIE TD N°5 ………………………………………………………… 35 SERIE DE TD N°6 : REDRESSEMENT TRIPHASE COMMANDE ……………………. 46 CORRIGEE DE LA SERIE TD N°6 …………………………………………………………. 47 SERIE DE TD N°7 : HACHEURS …………………………………………………………… 58 CORRIGEE DE LA SERIE TD N°7…………………………………………………..……… 59 ANNEXES • Trigonométrie : formulaire • Grandeurs électriques et leurs unités Université Abou Bekr Belkaїd - Tlemcen Année Universitaire 2018 - 2019 Faculté de Technologie L3 - ELT – S5 Département GEE ES_512 Série de TD N°1 : Composants électroniques Exercice 1 Suivant ces types d’interrupteurs, donner leurs caractéristiques idéales ? (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (i) (h) (j) (l) (k) (m) Exercice 2 Donner l’association des semi-conducteurs pour obtenir les interrupteurs ayant les caractéristiques suivantes en posant le sens du courant et le sens de la tension à leurs bornes i i v v (a) (b) Page 1 Corrigée de la série de TD N°1 Exercice 1 Suivant ces types d’interrupteurs, donner leurs caractéristiques idéales ? (a) (b) i (c) i i v (a) v v (b) (d) (b) (e) i (f) i v (d) i v v (e) (f) (h) (g) i i v v (g) (h) Page 2 (i) (j) (k) i i i v v (i) v (j) (l) (k) (m) i i v v (l) (m) Exercice 2 Donner l’association des semi-conducteurs pour obtenir les interrupteurs ayant les caractéristiques suivantes en posant le sens du courant et le sens de la tension à leurs bornes i v Impossible/ défavorable (a) Page 3 i v (b) 1 cas i v + (1 cas) 2 cas i v + (2 cas) Page 4 Université Abou Bekr Belkaїd - Tlemcen Année Universitaire 2018 - 2019 Faculté de Technologie L3 - ELT – S5 Département GEE ES_512 Série de TD N°2 : Redressement monophasé non commandé Exercice 1 Soit un redresseuse monophasé simple alternance (P1) connecté à une tension alternative 45V alimentant une charge R-L avec R=100 et L= 100 mH. 1. Tracer l'allure de la tension de sortie avec diode de roue libre et sans diode (DRL). 2. Déterminer l'expression de la valeur moyenne de la tension de sortie obtenue, en déduire la valeur du courant de charge (avec DRL). 3. Déterminer l'expression de la valeur efficace de la tension de sortie obtenue (avec DRL). 4. Tracer l'allure de la tension aux bornes de la diode (avec DRL et sans DRL). Quelle est la tension supportable par cette diode. 5. Déduire la valeur du facteur de forme et le taux d'ondulation. Exercice 2 Soit un redresseur monophasé double alternance (PD2) connecté à une tension alternative 45V alimentant une charge R-L (R=100 et L=100 mH). 1. Tracer l'allure de la tension de charge, courant de charge et l'allure de la tension au borne de la diode D3. Quelle est la tension supportable par cette diode. 2. Exprimer les valeurs moyenne et efficace de la tension de charge. En déduire la valeur du facteur de forme et le taux d'ondulation. 3. Déduire la valeur du courant de charge. Exercice 3 Soit un redresseur monophasé double alternance (P2) connecté à un transformateur à point milieu ayant le même nombre de spires avec une tension alternative 90V de primaire alimentant une charge R-L au secondaire de transformateur (R=100 et L=100 mH). 1. Justifier que le fait que : V2(t) = - V1(t). 2. Tracer un schéma de montage. 3. Analyse de fonctionnement de circuit. 4. Tracer l'allure de la tension de charge, courant de charge et l'allure de la tension au borne de la diode D2. Quelle est la tension supportable par cette diode. 5. Exprimer les valeurs moyenne et efficace de la tension de charge. En déduire la valeur du facteur de forme et le taux d'ondulation. 6. Déduire la valeur du courant de charge. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Exercice sous simulation Refaire les exercices précédents sous simulation en utilisant logiciel MATLAB/Simulink/SimPowerSystem 1. Visualiser les différents allures tension de source (Vs), tension de charge (Vc), courant qui traverse charge (Ic) et tension aux borne de la diode Vd. 2. Calculer les valeurs moyenne et efficace en utilisant les blocs (Mean Value, RMS), en déduire facteur de forme et le taux d'ondulation. Page 5 Corrigée de la série de TD N°2 Exercice 1 Soit un redresseuse monophasé simple alternance (P1) connecté à une tension alternative 45V alimentant une charge résistive R=100 et L= 100 mH. Ic A K R vD vs Vc L Figure 2.1. Redressement simple alternance (P1) 1. Tracer l'allure de la tension de sortie (Voir chronogramme). 2. Déterminer l'expression de la valeur moyenne de la tension de sortie (avec DRL). Vc 1 2 0 Vm V cos 0 m 1 1 2 2 V Vc m Vm sin d Application numérique Vc 45. 2 20, 25V Déduire la valeur du courant de charge (avec DRL). Ic Vc 45. 2 0, 20 A R .100 3. Déterminer l'expression de la valeur efficace de la tension de sortie (avec DRL). Vceff 1 2 Vm2 V sin d 0 2 2 m Vceff 2 0 1 cos 2 2 Vm2 1 sin 2 4 0 2 0 Vm2 1 Vm sin 2 sin 0 4 2 2 Application numérique Vceff 45. 2 31,81V 2 4. Tracer l'allure de la tension aux bornes de la diode (avec DRL et sans DRL) (Voir chronogramme). La tension supportable par cette diode est Vd Vm 45. 2 63,63 V . 5. Déduire la valeur du facteur de forme et le taux d'ondulation. Vm F 2 1,57 V Vc 2 m Vceff F 1 .100 121% 2 Page 6 Chronogramme (avec diode de roue libre) Tension de source Vs (V) 63.63 2 0 -63.63 0 0.005 0.01 0.015 Temps (s) 0.025 0.02 0.03 0.035 0.04 0.03 0.035 0.04 0.03 0.035 0.04 0.03 0.035 0.04 Tension de charge Vc (V) 63.63 2 0 -63.63 0 0.005 0.01 0.015 Temps (s) 0.02 0.025 Tension de la diode Vd (V) 63.63 2 0 0.8 -63.63 Temps (s) 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 Courant de charge Ic (A) 0.6 2 0 Temps (s) -0.2 0 0.005 0.01 0.015 0.02 Page 7 0.025 Chronogramme (sans diode de roue libre) Tension de source Vs (V) 63.63 2 0 -63.63 0 0.005 0.01 0.015 Temps (s) 0.025 0.02 0.03 0.035 0.04 0.03 0.035 0.04 0.03 0.035 0.04 0.03 0.035 0.04 Tension de charge Vc (V) 63.63 2 0 -63.63 Tension de la diode Vd (V) 0 0.005 0.01 0.015 Temps (s) 0.025 0.02 63.63 2 0 -63.63 0.8 0 0.005 0.01 0.015 Temps 0.025 (s) 0.02 Courant de charge Ic (A) 0.6 2 0 Temps (s) -0.2 0 0.005 0.01 0.015 0.02 Page 8 0.025 Exercice 2 Soit un redresseur monophasé double alternance (PD2) connecté à une tension alternative 45V alimentant une charge R-L (R=100 et L=100 mH). Ic D1 ~ D2 R Vc vs L D3 D4 Figure 2.2. Redressement double alternance à pont de Graetz (PD2) 1. Tracer l'allure de la tension de charge, courant de charge et l'allure de la tension aux bornes de la diode D2 (Voir chronogramme). La tension supportable par la diode D3 est Vd 3 Vm 45. 2 63,63V 2. Exprimer la valeur moyenne de la tension de charge. Vc 1 0 Vm sin d Vm Vc Application numérique Vc 2.45. 2 cos 0 Vm 1 1 2.Vm 40,5V Exprimer la valeur efficace de la tension de charge. Vceff 1 0 Vm2 sin 2 d Vceff Vm2 0 Vm2 1 1 cos 2 sin 2 2 2 0 2 0 Vm2 1 Vm sin 2 sin 0 2 2 2 Application numérique Vceff 45. 2 45V 2 Facteur de forme et taux d’ondulation Vm F 2 1,11 2 V Vc 2. 2 m Vceff F 2 1 .100 48% 3. Déduire la valeur du courant de charge. Ic Vc 2.Vm 2.45. 2 0, 4 A R .100 Page 9 Chronogramme (PD2) Tension de source Vs (V) 63.63 2 0 -63.63 0 0.005 0.01 0.015 Temps (s) 0.025 0.02 0.03 0.035 0.04 0.03 0.035 0.04 Tension de charge Vc (V) 63.63 2 0 -63.63 0 0.005 0.01 0.015 Temps (s) 0.02 0.025 Tension de la diode Vd3 (V) 63.63 2 0 0.8 -63.63 0 0.005 0.01 0.015 Temps (s) 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.03 0.035 0.04 Courant de charge Ic (A) 0.6 2 0 Temps (s) 0 0.005 0.01 0.015 0.02 Page 10 0.025 Exercice 3 Soit un redresseur monophasé double alternance (P2) connecté à un transformateur à point milieu ayant le même nombre de spires avec une tension alternative 90V de primaire alimentant une charge R-L au secondaire de transformateur (R=100 et L=100 mH). 1. Justifier que le fait que : V2(t) = - V1(t). Les tensions aux bornes des deux demi-enroulements du secondaire sont sinusoïdales et en opposition de phase, soit que : v1 Vm sin v2 Vm sin Vm sin v1 2. Tracer un schéma de montage. vAK1 A1 K1 i1 R Ic D1 v1 L vs Vc v2 A2 D2 K2 i2 vAK2 Figure 2.3. Redresseur double alternance avec transformateur à point milieu (P2) 3. Analyse de fonctionnement de circuit. Pendant la première alternance vs, la tension v1 est positive et la tension v2 est négative, la diode D1 est passante, alors que la diode D2 est bloquée, ce qui conduit à : v vD1 0 Vc v1 Vm .sin t I c i1 1 R i2 0 vD 2 2v1 2.Vm .sin t Pendant la deuxième alternance vs, D1 est bloquée, alors que la diode D2 est passante : v vD 2 0 Vc v2 Vm .sin t I c i2 2 R i1 0 vD1 2v2 2.Vm .sin t 4. Tracer l'allure de la tension de charge, courant de charge et l'allure de la tension aux bornes de la diode D2 (Voir chronogramme). La tension supportable par cette diode Vd 2.Vm 2.45. 2 127, 26 V . Page 11 5. Exprimer les valeurs moyenne et efficace de la tension de charge. La tension de sortie étant identique à celle du pont de Graetz (PD2), les valeurs moyenne et efficace sont données par les mêmes relations : Vc 2.Vm Vceff Vm 2 2.45. 2 40,51V 45. 2 45V 2 Facteur de forme Vm F 2 1,11 2 V Vc 2. 2 m Vceff Taux d'ondulation. F 2 1 .100 48% 6. Déduire la valeur du courant de charge. Ic Vc 2.Vm 2.45. 2 0, 4 A R .100 Page 12 Chronogramme (P2) Tension de source Vs (V) 63.63 2 0 -63.63 0 0.005 0.01 0.015 Temps (s) 0.025 0.02 0.03 0.035 0.04 0.03 0.035 0.04 0.03 0.035 0.04 0.03 0.035 0.04 Tension de charge Vc (V) 63.63 2 0 -63.63 Tension de la diode Vd (V) 0 63.63 0.005 0.01 0.015 Temps (s) 0.02 0.025 2 0 -63.63 -127.7 0 0.005 0.01 0.015 Temps (s) 0.02 0.025 Courant de charge Ic (A) 0.6 2 0 Temps (s) 0 0.005 0.01 0.015 0.02 Page 13 0.025 Exercice sous simulation Exercice 1 Exercice 2 Page 14 Exercice 3 Page 15 Université Abou Bekr Belkaїd - Tlemcen Année Universitaire 2018 - 2019 Faculté de Technologie L3 - ELT – S5 Département GEE ES_512 Série de TD N°3 Exercice 1 Soit un redresseur monophasé double alternance (PD2) commandé connecté à une tension alternative 45V alimentant une charge R-L avec R=100 et L=100 mH avec diode de roue libre. 1. Tracer les allures de la tension et du courant de charge pour un angle d'amorçage =30°. avec diode de roue libre sans diode de roue libre 2. Tracer l'allure de la tension aux bornes de thyristor T1. Quelle est la tension supportable par ce thyristor. avec diode de roue libre sans diode de roue libre 3. Déterminer les valeurs moyenne et efficace de la tension de charge, en déduire la valeur du courant de charge. avec diode de roue libre sans diode de roue libre 4. Que se passe t-il lorsque > 90°. En cours de fonctionnement, le thyristor T3 est grillé (bloqué). 1. Tracer les allures de la tension et du courant de charge. 2. Déterminer les valeurs moyenne et efficace de la tension de charge. 3. Tracer l'allure de la tension aux bornes de thyristor T2. 4. Calculer la valeur du courant de charge. Exercice 2 Soit un redresseur monophasé double alternance mixte connecté à une tension alternative 45V alimentant une charge R-L avec R=100 et L=100 mH. 1. Analyse de fonctionnement de circuit. 2. Tracer l'allure de la tension et du courant de charge pour un angle d’amorçage =60°. 3. Tracer les allures de la tension aux bornes de thyristor T2 et la diode D2. Quelle est la tension supportable par la diode et le thyristor. 4. Déterminer la valeur du courant de charge. 5. Quelle est la différence entre le montage tout thyristor et montage mixte. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Exercice sous simulation Refaire les exercices précédents sous simulation en utilisant le logiciel MATLAB/Simulink/SimPowerSystem 1. Visualiser les différentes allures tension de source (Vs), tension de charge (Vc), courant qui traverse charge (Ic) et tension aux bornes de thyristor Vt. 2. Calculer les valeurs moyenne et efficace en utilisant les blocs (Mean Value, RMS), en déduire facteur de forme et le taux d'ondulation. Page 16 Corrigée de la série de TD N°3 Exercice 1 Soit un redresseur monophasé double alternance (PD2) commandé connecté à une tension alternative 45V alimentant une charge R-L avec R=100 et L=100 mH avec diode de roue libre. Ic Ic ~ T1 T2 T1 R R ~ Vc vs Vc vs L T4 T3 T4 T2 Figure 3.1. PD2 sans DRL T3 L Figure 3.2. PD2 avec DRL 1. Tracer les allures de la tension et du courant de charge pour un angle d'amorçage =30° (Voir chronogramme). 2. Tracer l'allure de la tension aux bornes de thyristor T1 (Voir chronogramme) La tension supportable par ce thyristor dans les deux cas VT 2 Vm 45. 2 63,63V 3. Déterminer la valeur moyenne de la tension de charge (ADRL) Vc 1 V m sin d Vm cos Vc Application numérique Vc Vm Vm cos( ) cos( ) 1 cos( ) 45. 2 1 cos 37,8V 6 Déterminer la valeur moyenne de la tension de charge (SDRL) Vc 1 Vm sin d Vm cos Vc Application numérique Vc 2.Vm Vm cos( ) 2.45. 2 cos 35, 08V 6 Page 17 cos( ) cos( ) Déterminer la valeur efficace de la tension de charge (ADRL) Vceff 1 V m 2 sin d Vceff Vm2 Vm2 1 1 cos 2 sin 2 2 2 2 Vm2 1 sin 2 sin 2 2 2 Vceff Vm 1 2 sin 2 2 Déterminer la valeur efficace de la tension de charge (SDRL) Vceff 1 2 Vm sin d Vceff Vm2 1 cos 2 2 Vm2 1 sin 2 2 2 Vm2 1 sin 2( ) sin 2 2 2 V Vceff m 2 Déduire la valeur du courant de charge (ADRL) Ic Application numérique I c Vc Vm 1 cos R .R 6 45. 2 1 cos 0,37 A .100 6 Déduire la valeur du courant de charge (SDRL) Ic Application numérique I c Vc 2.Vm cos R .R 6 2.45. 2 cos 0,35 A .100 6 4. Que se passe t-il lorsque > 90°. Si > 90°, le montage PD2 avec la diode de roue libre la valeur moyenne Vm positive donc la puissance P > 0, la charge consomme de l’énergie. Il s’agit d’un fonctionnement Redresseur. Si > 90°, le montage PD2 sans la diode de roue libre la valeur moyenne Vm négative donc la puissance P < 0, la charge fournie de l’énergie. Il s’agit d’un fonctionnement Onduleur. Page 18 Chronogramme Tension de source Vs (V) Avec diode de roue libre Sans diode de roue libre 63.63 63.63 0 0 -63.63 -63.63 Tension de thyristor VT1 (V) Tension de charge Vc (V) 63.63 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 0 -63.63 -63.63 63.63 63.630 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 0 0.8 0.8 -63.63 -63.63 Courant de charge Ic (A) 63.63 0 0.60 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 0.6 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 0 -0.2 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 Page 19 -0.2 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 En cours de fonctionnement, le thyristor T3 est grillé (bloqué). Ic T2 T1 ~ R Vc vs L T3 T4 Figure 3.3. PD2 commandé avec DRL 5. Tracer les allures de la tension et du courant de charge (Voir chronogramme). 6. Déterminer la valeur moyenne de la tension de charge. Vc 2 1 2 V m Application numérique Vc Vm V 2 cos m cos(2 ) cos( ) 2 2 V Vc m 1 cos( ) 2 sin d 45. 2 1 cos 18,9V 2 6 Déterminer la valeur efficace de la tension de charge. Vceff 1 2 2 V m sin Vceff 2 Vm2 d 2 2 Vm2 2 1 cos 2 1 2 4 2 sin 2 2 Vm2 1 2 sin 4 sin 2( ) 4 2 Vceff Vm sin 2 1 2 2 Application numérique Vceff sin 45. 2 3 29V 1 6 2 2 7. Tracer l'allure de la tension aux bornes de thyristor T2 (Voir chronogramme). 8. Calculer la valeur du courant de charge. Ic Application numérique I c Vc V m 1 cos R 2 .R 6 45. 2 1 cos 0,18 A 2 .100 6 Page 20 Chronogramme lorsque le thyristor T3 est grillé (bloqué) Tension de source Vs (V) 63.63 0 Tension de charge Vc (V) -63.63 63.630 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 Tension de thyristor Vd (V) -63.63 63.630 0 -63.63 0 Courant de charge Ic (A) 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.6 0 -0.2 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 Page 21 Exercice 2 Soit un redresseur monophasé double alternance mixte connecté à une tension alternative 45V alimentant une charge R-L avec R=100 et L=100 mH. Ic T1 ~ T2 R Vc vs D1 D2 L Figure 3.4. Pont mixte symétrie 1. Analyse de fonctionnement de circuit. Pour pendant l’alternance positive de vs, le thyristor T1 est amorcé et la diode D2 est passante, alors que thyristor T2 la diode D1 sont bloquées, ce qui conduit à : vT 1 0, vD 2 0 Vc vs Vm .sin t vT 2 vs , vD1 vs Pour (Roue libre) le thyristor T1 reste amorcé et la diode D1 devient passante, alors que thyristor T2 la diode D2 sont bloquées, ce qui conduit à : vT 1 0, vD1 0 Vc 0 vT 2 vs , vD 2 vs Pour 2 pendant l’alternance positive de vs, le thyristor T2 est amorcé et la diode D1 est passante, alors que thyristor T1 la diode D2 sont bloquées, ce qui conduit à : vT 2 0, vD1 0 Vc vs Vm .sin t vT 1 vs , vD 2 vs Pour 2 2 0 (Roue libre) le thyristor T2 reste amorcé et la diode D2 devient passante, alors que thyristor T1 la diode D1 sont bloquées, ce qui conduit à : vT 2 0, vD 2 0 Vc 0 vT 2 vs , vD 2 vs 2. Tracer l'allure de la tension et du courant de charge pour un angle d’amorçage =60° (Voir chronogramme). Page 22 3. Tracer les allures de la tension aux bornes de thyristor T2 et la diode D2 (Voir chronogramme). La tension supportable par la diode est Vd 2 Vm 45. 2 63,63V La tension supportable par le thyristor est VT 2 Vm 45. 2 63,63V 4. Déterminer les valeurs moyenne et efficace de la tension de charge. La tension de sortie étant identique à celle du pont de Graetz (PD2) commandé avec la diode de roue libre, les valeurs moyenne et efficace sont données par les mêmes relations : Vc Vm 1 cos( ) Vceff Vm 2 45. 2 1 cos 30,38V 3 1 sin 2 2 4. Déterminer la valeur du courant de charge. Ic Vc 45. 2 1 cos 0,30 A R .100 3 5. La différence entre le montage tout thyristor et montage mixte. Pont mixte symétrique ou asymétrique, est identique à celui du pont tout thyristors avec diode de roue libre. Page 23 Courant de charge Ic (A) Tension de thyristor 2 (V) Tension de la diode 2 (V) Tension de charge Vc (V) Tension de source Vs (V) Chronogramme 63.63 0 -63.63 63.63 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 -63.63 63.630 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 -63.63 63.630 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 -63.63 0 0.6 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 -0.2 0 Page 24 0.025 0.03 0.035 0.04 0.005 0.01 0.015 0.02 Exercice sous simulation Exercice 1 Page 25 Exercice 2 Page 26 Université Abou Bekr Belkaїd - Tlemcen Année Universitaire 2018 - 2019 Faculté de Technologie L3 - ELT – S5 Département GEE ES_512 Série de TD N°4 : Gradateur monophasé Exercice 1 Soit un gradateur monophasé est formé de deux thyristors montés en tête bêche que l’on suppose parfaits, connecté à une tension alternative sinusoïdale 45V et de fréquence f =50 Hz, alimentant une charge résistive R=100 . 1. Tracer un schéma de montage. 2. Tracer l'allure de la tension de charge pour un angle d’amorçage =60°. 3. Déterminer l'expression de la valeur efficace de la tension de charge. 4. Tracer les allures de courant de charge et la tension aux bornes de deux thyristors. Quelle est la tension supportable par les thyristors. 5. Déduire la valeur du courant de charge. 6. Calculer la puissance dissipée dans résistance. Exercice 2 Soit un gradateur monophasé est formé de deux thyristors montés en tête bêche que l’on suppose parfaits, connecté à une tension alternative sinusoïdale 45V et de fréquence f =50 Hz, alimentant une charge R-L avec R=100 et L=100 mH. 1. Tracer un schéma de montage. 2. Tracer l'allure de la tension de charge pour un angle d’amorçage =60°. 3. Tracer les allures de courant de charge et la tension aux bornes de deux thyristors. Quelle est la tension supportable par les thyristors. 4. Déterminer l'expression de la valeur efficace de la tension de charge. 5. Déterminer l’expression du courant i(t). ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Exercice sous simulation Refaire les exercices précédents sous simulation en utilisant MATLAB/Simulink/SimPowerSystem 1. Visualiser les différentes allures tension de source (Vs), tension de charge (Vc), courant qui traverse charge (Ic) et tension aux bornes de thyristor Vt. 2. Calculer les valeurs moyenne et efficace en utilisant les blocs (Mean Value, RMS). Corrigée de la série de TD N°4 Exercice 1 Soit un gradateur monophasé est formé de deux thyristors montés en tête bêche que l’on suppose parfaits, connecté à une tension alternative sinusoïdale 45V et de fréquence f =50 Hz, alimentant une charge résistive R=100 . T1 1. Tracer un schéma de montage. Ic T2 Vs Vc R 2. Tracer l'allure de la tension de charge pour =60° (Voir chronogramme). 3. Déterminer l'expression de la valeur efficace de la tension de charge. 2 Vceff 2 2. 2 1 cos 2 Vm 1 Vm sin d sin 2 2 2 2 V2 1 Vceff2 m sin 2 sin 2 2. 2 Vm2 2 Vceff V 1 1 3 Application numérique Vceff 45 1 sin 2 2 3 53,56V 4 4. Tracer les allures de courant de charge et la tension aux bornes de deux thyristors. (Voir chronogramme). La tension supportable par les thyristors est Vd Vm 45. 2 63,63 V 5. Déduire la valeur du courant de charge. Ic Vceff V sin 2 1 R 2 R 53,56 0,53 A Application numérique I c 100 6. Calculer la puissance dissipée dans résistance. P Vceff2 R V 2 sin 2 1 R 2 Application numérique P 28,56W Page 28 Tension de source Vs (V) Chronogramme 63.63 -63.63 Tension de charge Vc (V) 0 Tension thyristor VT1 (V) 0.01 0.015 Temps (s) 0.025 0.02 0.03 0.035 0.04 0 -63.63 Temps0.025 (s) 0.005 0.01 0.015 0.02 0.03 0.035 0.04 63.63 0 -63.63 0 63.63 Tension thyristor VT2 (V) 0.005 63.63 0 Courant de charge Ic (A) 2 0 Temps (s) 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 -63.63 0 0.63 Temps0.025 (s) 0.005 0.01 0.015 0.02 0.03 0.035 0.04 0 -0.63 Temps (s) 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 Page 29 Exercice 2 Soit un gradateur monophasé est formé de deux thyristors montés en tête bêche que l’on suppose parfaits, connecté à une tension alternative sinusoïdale 45V et de fréquence f =50 Hz, alimentant une charge R-L avec R=100 et L=100 mH. 1. Tracer un schéma de montage. T1 Ic T2 R Vc Vs L Figure 4.2. Gradateur monophase pour une charge inductive 2. Tracer l'allure de la tension de charge pour =60° (Voir chronogramme). 3. Tracer les allures de courant de charge et la tension aux bornes de deux thyristors (Voir chronogramme). La tension supportable par les thyristors est VT Vm 45. 2 63,63 V 4. Déterminer l'expression de la valeur efficace de la tension de charge. 2 Vceff 2 2. V m sin Vceff2 2 1 cos 2 d 2 Vm2 Vm 2 2 1 sin 2 2 Vm2 1 sin 2 sin 2 2. 2 Vceff V sin 2 sin 2 2 2 5. Déterminer l’expression du courant i(t). Ic Avec Z R 2 L Vceff Z V sin 2 sin 2 Z 2 2 2 Page 30 Tension de source Vs (V) Chronogramme 63.63 -63.63 Tension thyristor VT1 (V) Tension de charge Vc (V) 0 Tension thyristor VT2 (V) 0.005 0.01 0.015 Temps (s) 0.025 0.02 0.03 0.035 0.04 63.63 0 -63.63 0 63.63 Temps (s) 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 -63.63 63.630 Courant de charge Ic (A) 2 0 Temps (s) 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 -63.63 0 0.63 Temps 0.025 (s) 0.005 0.01 0.015 0.02 0.03 0.035 0.04 0 -0.63 0 Temps (s) 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 Page 31 Exercice sous simulation Exercice 1 Exercice 2 Page 32 Université Abou Bekr Belkaїd - Tlemcen Année Universitaire 2018 - 2019 Faculté de Technologie L3 - ELT – S5 Département GEE ES_512 Série de TD N°5 : Redressement triphasé non commandé Exercice 1 Soit un redresseur triphasé P3 non commandé constituent par un commutateur le plus positive (cathodes communes) connecté à une tension alternative de 220/380V et alimentant une charge R-L (R=100 et L=1000 mH). 1. Quelles sont les conditions nécessaires pour obtenir un système de tension triphasé équilibré ? 2. Tracer l'allure de la tension de charge. 3. Tracer l'allure de la tension aux bornes de la diode D3. Quelle est la tension supportable par cette diode. 4. Exprimer les valeurs moyenne et efficace de la tension de charge. 5. Déduire la valeur du facteur de forme et le taux d'ondulation. 6. Déduire la valeur du courant de charge 7. Déduire la valeur du courant dans la première phase. En cours de fonctionnement, la diode D2 est grillée (bloquée) 1. Tracer l'allure de la tension de charge. Exercice 2 Refaire les mêmes questions pour le commutateur le plus négative (anodes communes). Exercice 3 Soit un redresseur triphasé PD3 non commandé connecté à une tension alternative de 220/380V et alimentant une charge R-L. avec R=100 et L=1000 mH. 1. Tracer l'allure de la tension de charge. 2. Tracer l'allure de la tension aux bornes de la diode D6. Quelle est la tension supportable par la diode. 3. Détermine l'expression des valeurs moyenne et efficace de la tension de charge. 4. Déduire la valeur du facteur de forme et le taux d'ondulation. 5. Déduire la valeur du courant de charge En cours de fonctionnement, la diode D3 est grillée (bloquée) 1. Tracer l'allure de la tension de charge. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Exercice sous simulation Refaire les exercices précédents sous simulation en utilisant MATLAB/Simulink/SimPowerSystem 1. Visualiser les différentes allures tension de source (Vs), tension de charge (Vc), courant qui traverse charge (Ic) et tension aux bornes de la diode Vd. 2. Calculer les valeurs moyenne et efficace en utilisant les blocs (Mean Value, RMS), en déduire facteur de forme et le taux d'ondulation. Page 33 Corrigée de la série de TD N°5 Exercice 1 Soit un redresseur triphasé P3 non commandé constituent par un commutateur le plus positive (cathodes communes) connecté à une tension alternative de 220/380V et alimentant une charge R-L (R=100 et L=1000 mH). D1 D2 vs1 D3 R vs2 Vc vs3 L N Figure 5.1 Redresseurs triphasés simple alternance P3 à cathodes communes 1. Les conditions nécessaires pour obtenir un système de tension triphasé équilibré sont : Même amplitude (même valeur efficace) Même fréquence (même pulsation 2. . f ) 2 3 Tensions déphasées de 120 2. Tracer l'allure de la tension de charge (Voir chronogramme) 3. Tracer l'allure de la tension aux bornes de la diode D3 (Voir chronogramme) La tension supportable par cette diode VD3 3.Vm 220. 2. 3 538,88V 4. Exprimer la valeur moyenne de la tension de charge 3 Vc 2. 5 6 6 5 3.Vm V 5 Vm sin d cos 6 m cos 2. 6 6 Vc 3.Vm 3 3 2. 2 2 Vc Application numérique Vc cos 6 3. 3.Vm 2. 3. 3.220. 2 257,3V 2. Déterminer la valeur efficace de la tension de charge 2 Vceff 3 2. 5 6 6 3.V 2 Vm sin 2 d m 2. 5 6 6 1 cos 2 2 Page 34 5 5 2 3. V 1 6 m 6 sin 2 4 6 2 6 2 Vceff 3.Vm2 5 1 10 2 3.Vm2 4 1 3 3 sin sin 4 6 6 2 6 6 4 6 2 2 2 1 3. 3 2 8 Vceff Vm 5. Déduire la valeur du facteur de forme. F Vceff Vc Vm 1 3. 3 2 8 1, 017 3. 3.Vm 2. Taux d'ondulation F 2 1 .100 18,3% 6. Déduire la valeur du courant de charge Ic Application numérique I c Vc 3. 3.Vm R 2. .R 257,3 2,57 A 100 7. Déduire la valeur du courant dans la première phase I c1 Application numérique I c Ic 3 2,57 0,85 A 3 En cours de fonctionnement, la diode D2 est grillée (bloquée) 1. Tracer l'allure de la tension de charge (Voir chronogramme). D1 D2 vs1 D3 vs2 R Vc vs3 L N Figure 5.2 Redresseurs triphasés simple alternance P3 lorsque la diode D2 est grillée Page 35 Chronogramme 400 311 269.33 Vs1 Vs2 Vs3 155.5 Vc VD3 0 -155.5 -269.33 -311 -466.5 -538.66 -600 0 0.0017 0.0033 0.005 0.0066 0.00830.010.0116 0.0133 0.0149 0.0166 0.0183 0.0199 0.0216 0.0232 0.0249 0.0266 0.0282 0.0283 Figure 5.3. Tension de charge Vc et la tension aux borne de la diode D3 400 311 VS1 269.33 VS2 VS3 Vc 155.5 0 -155.5 -269.33 -311 -400 0 0.0017 0.0033 0.005 0.0066 0.00830.010.0116 0.0133 0.0149 0.0166 0.0183 0.0199 0.0216 0.0232 0.0249 0.0266 0.0282 0.0283 Figure 5.4. Tension de charge lorsque la diode D2 est grillée Page 36 Exercice 2 Soit un redresseur triphasé P3 non commandé constituent par un commutateur le plus négative (cathodes communes) connecté à une tension alternative de 220/380V et alimentant une charge R-L (R=100 et L=100 mH). D1 D2 vs1 D3 vs2 R Vc vs3 L N Figure 5.5. Redresseurs triphasés simple alternance P3 à anodes communes 1. Tracer l'allure de la tension de charge (Voir chronogramme) 2. Tracer l'allure de la tension aux bornes de la diode D3 (Voir chronogramme) La tension supportable par cette diode VD3 3.Vm 220. 2. 3 538,88V 3. Exprimer la valeur moyenne de la tension de charge Vc 3 2. 11 6 7 6 Vm sin d 11 3.Vm V cos 76 m 2. 6 Vc 3.Vm 2. Vc Application numérique Vc 11 cos 6 7 cos 6 3 3 2 2 3. 3.Vm 2. 3. 3.220. 2 257,3V 2. Déterminer la valeur efficace de la tension de charge 11 11 2 3.Vm 1 6 6 V V sin sin 2 7 m 4 2 7 6 6 3.V 2 11 7 1 22 14 3.Vm2 4 1 3 3 2 Vceff m sin sin 4 6 6 2 6 6 4 6 2 2 2 2 ceff 3 2. 11 6 7 6 2 3.V 2 d m 2. 11 6 7 6 Vceff Vm 1 cos 2 2 1 3. 3 2 8 Page 37 4. Déduire la valeur du facteur de forme. F Vceff Vc Vm 1 3. 3 2 8 1, 017 3. 3.Vm 2. Taux d'ondulation F 2 1 .100 18,3% 5. Déduire la valeur du courant de charge Ic Application numérique I c Vc 3. 3.Vm R 2. .R 257,3 2,57 A 100 6. Déduire la valeur du courant dans la première phase I c1 Application numérique I c Ic 3 2,57 0,85 A 3 En cours de fonctionnement, la diode D2 est grillée (bloquée) 1. Tracer l'allure de la tension de charge. D1 D2 vs1 D3 vs2 R Vc vs3 L N Figure 5.6. Redresseurs triphasés simple alternance P3 lorsque la diode D2 est grillée Page 38 Chronogramme 400 311 269.33 VS1 155.5 VS3 VS2 Vc V 0 -155.5 -269.33 -311 -466.6 -538.66 -600 0 0.0017 0.0033 0.005 0.0066 0.00830.010.0116 0.0133 0.0149 0.0166 0.0183 0.0199 0.0216 0.0232 0.0249 0.0266 0.0282 0.0283 Figure 5.7. Tension de charge Vc et la tension aux borne de la diode D3 400 V 311 V 269.33 S1 S2 VS3 Vc 155.5 0 -155.5 -269.33 -311 -400 0 0.0017 0.0033 0.005 0.0066 0.00830.010.0116 0.0133 0.0149 0.0166 0.0183 0.0199 0.0216 0.0232 0.0249 0.0266 0.0282 0.0283 Figure 5.8. Tension de charge lorsque la diode D2 est grillée Page 39 D3 Exercice 3 Soit un redresseur triphasé PD3 non commandé connecté à une tension alternative de 220/380V et alimentant une charge R-L. avec R=100 et L=1000 mH. D1 D2 D3 R Vc vs1 L vs2 vs3 D6 D5 D4 Figure 5.9 Redresseur double alternance PD3 1. Tracer l'allure de la tension de charge (Voir chronogramme). 2. Tracer l'allure de la tension aux bornes de la diode D6 (Voir chronogramme). La tension supportable par la diode VD3 3.Vm 220. 2. 3 538,88V . 3. Détermine l'expression de la valeur moyenne de la tension de charge. 3 36 Vs1 Vs 2 d 6 3 5 Vc 36 Vs1 Vs 3 d 6 3 13 116 Vs 3 Vs 2 d 6 2 Vs 3 Vs 2 Vm sin 3 2 sin 3 1 3 1 3 Vs 3 Vs 2 Vm sin cos sin cos 2 2 2 2 Vs 3 Vs 2 3.Vm cos Vc 3 13 6 11 6 3.Vm cos d 3 3.Vm 13 sin 6 3 3.Vm 13 sin 116 6 11 3 3.Vm 1 1 sin 2 2 6 Vc 3. 3.Vm Page 40 Application numérique Vc 3. 3.220. 2 514, 6V Détermine l'expression de la valeur efficace de la tension de charge. 13 9.Vm2 136 1 6 V 3.Vm cos 1 cos 2 d 2. 116 2 sin 2 11 6 9.V 2 13 11 1 26 22 9.Vm2 1 3 3 2 Vceff m sin sin 2. 6 6 2 6 6 2. 3 2 2 2 2 ceff 3 13 6 11 6 2 9.Vm2 d 2. 13 6 11 6 3 9. 3 2 4 Vceff Vm 4. Déduire la valeur du facteur de forme. F Vceff Vc Vm 3 9. 3 2 4 1, 0009 3. 3.Vm Taux d'ondulation F 2 1 .100 4, 2% 5. Déduire la valeur du courant de charge Ic Application numérique I c Vc 3. 3.Vm R .R 514, 6 5,14 A 100 En cours de fonctionnement, la diode D3 est grillée (bloquée) 1. Tracer l'allure de la tension de charge (Voir chronogramme). D1 D2 D3 R Vc vs1 L vs2 vs3 D6 D5 D4 Figure 5.10 Redresseur double alternance PD3 Page 41 Chronogramme 538.66 VS1 466.5 VS2 VS3 311 269.33 vC VD6 155.5 0 -155.5 -269.33 -311 -466.6 -538.66 -600 0 0.0017 0.0033 0.005 0.0066 0.00830.010.0116 0.0133 0.0149 0.0166 0.0183 0.0199 0.0216 0.0232 0.0249 0.0266 0.0282 0.0283 Figure 5.11. Tension de charge Vc et la tension aux borne de la diode D6 538.66 V 466.5 V V S1 S2 S3 Vc 311 269.33 155.5 0 -155.5 -269.33 -311 0 0.0017 0.0033 0.005 0.0066 0.00830.010.0116 0.0133 0.0149 0.0166 0.0183 0.0199 0.0216 0.0232 0.0249 0.0266 0.0282 0.0283 Figure 5.12. Tension de charge lorsque la diode D3 est grillée Page 42 Exercice sous simulation Exercice 1 Exercice 2 Page 43 Exercice 3 Page 44 Université Abou Bekr Belkaїd - Tlemcen Année Universitaire 2018 - 2019 Faculté de Technologie L3 - ELT – S5 Département GEE ES_512 Série de TD N°6 Exercice 1 Soit un redresseur triphasé P3 commandé constituent par un commutateur le plus positive connecté à une tension alternative de 220/380V et alimentant une charge R-L (R=100 et L=100 mH) pour un angle d'amorçage =60°. 1. Tracer l'allure de la tension de charge. 2. Tracer l'allure de la tension aux bornes de thyristor T3. Quelle est la tension supportable par ce thyristor. 3. Exprimer les valeurs moyenne et efficace de la tension de charge. 4. Déduire la valeur du facteur de forme et le taux d'ondulation. 5. Déduire la valeur du courant de charge. 6. Déduire la valeur du courant dans la première phase. En cours de fonctionnement, le thyristor T3 est grillé (bloquée) 1. Tracer l'allure de la tension de charge. Exercice 2 Refaire les mêmes questions pour le commutateur le plus négative (anodes communes). Exercice 3 Soit un redresseur triphasé PD3 commandé connecté à une tension alternative de 220/380V et alimentant une charge R-L. avec R=100 et L=100 mH, pour un angle d'amorçage =30°. 1. Tracer l'allure de la tension de charge. 2. Tracer l'allure de la tension aux bornes de thyristor T6. Quelle est la tension supportable par le thyristor. 3. Détermine l'expression des valeurs moyenne et efficace de la tension de charge. 4. Déduire la valeur du courant de charge. 5. Déduire la valeur du courant dans la première phase. On remplace les trois thyristors T1, T2 et T3 par trois diodes D1, D2 et D3. 1. Tracer l'allure de la tension de charge. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Exercice sous simulation Refaire les exercices précédents sous simulation en utilisant MATLAB/Simulink/SimPowerSystem 1. Visualiser les différentes allures tension de source (Vs), tension de charge (Vc), courant qui traverse charge (Ic) et tension aux bornes de thyristor Vt. 2. Calculer les valeurs moyenne et efficace en utilisant les blocs (Mean Value, RMS), en déduire facteur de forme et le taux d'ondulation. Page 45 Corrigée de la série de TD N°6 Exercice 1 Soit un redresseur triphasé P3 commandé constituent par un commutateur le plus positive connecté à une tension alternative de 220/380V et alimentant une charge R-L (R=100 et L=100 mH) pour un angle d'amorçage =60°. T1 T2 vs1 T3 vs2 R Vc vs3 N Figure 6.1 Redresseurs triphasés simple alternance commandé P3 à cathodes communes 1. Tracer l'allure de la tension de charge (Voir chronogramme). 2. Tracer l'allure de la tension aux bornes de thyristor T3 (Voir chronogramme). La tension supportable par ce thyristor est VT 3.Vm 220. 2. 3 538,88V 3. Exprimer les valeurs moyenne de la tension de charge. Vc 3 2. 5 6 6 Vc Vm sin d 3.Vm 2. 5 3.Vm 3.V cos 6 m 2. 2. 6 5 cos 6 cos 6 5 5 cos 6 cos sin 6 sin cos 6 cos sin 6 sin Vc 3.Vm 3 1 3 1 cos sin cos sin 2. 2 2 2 2 Vc Application numérique Vc 3. 3.Vm cos 2. 3. 3.220. 2 1 . 128, 65V 2. 2 Déterminer la valeur efficace de la tension de charge 2 ceff V 3 2. 5 3.Vm2 56 1 6 V sin 1 cos 2 sin 2 6 m 6 4 6 2 6 2 3.V 5 1 10 2 m sin 2 sin 2 4 6 6 2 6 6 5 6 2 3.V 2 d m 4. 5 6 Page 46 3.Vm2 2 1 10 10 2 2 sin cos 2 cos sin 2 sin cos 2 cos sin 2 4 3 2 6 6 6 6 3.Vm2 2 4 3 3 1 3 1 1 cos 2 sin 2 cos 2 sin 2 2 2 2 2 2 3.Vm2 2 4 3 3 1 3 1 1 cos 2 sin 2 cos 2 sin 2 2 2 2 2 2 Vceff Vm 2 2 3. 3 cos 2 2 4. Déduire la valeur du facteur de forme et le taux d'ondulation. F Vceff Vc Vm 2 3. 3 cos 2 2 .......... 3. 3.Vm cos 2. 2 F 2 1 .100 ......% 5. Déduire la valeur du courant de charge. Ic Application numérique I c Vc 3. 3.Vm .cos R 2. .R 128, 65 1, 28 A 100 6. Déduire la valeur du courant dans la première phase. I c1 Application numérique I c Ic 3 1, 28 0, 42 A 3 En cours de fonctionnement, le thyristor T3 est grillé (bloquée) 1. Tracer l'allure de la tension de charge (Voir chronogramme). T1 T2 vs1 T3 vs2 R Vc vs3 L N Figure 6.2 Redresseurs triphasés simple alternance commandé P3 lorsque T3 est grillé Page 47 Chronogramme 600 538.66 466.6 Vs1 Vs2 311 269.33 Vs3 155.5 Vc VT3 0 -155.5 -269.33 -311 -466.6 -538.66 -600 0.02Figure 6.3. 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 Tension de charge Vc et la tension aux borne de thyristor T3 400 Vs1 311 269.33 Vs2 Vs3 155.5 Vc 0 -155.5 -269.33 -311 -400 0.02 0.0216 0.0233 0.025 0.0266 0.0283 0.0299 0.0316 0.0332 0.0348 0.0365 0.0382 0.0398 0.0415 0.0431 0.0447 0.0464 0.048 0.0484 Figure 6.4. Tension de charge lorsque le thyristor T3 est grillée Page 48 Exercice 2 Soit un redresseur triphasé P3 commandé constituent par un commutateur le plus négative connecté à une tension alternative de 220/380V et alimentant une charge R-L (R=100 et L=100 mH) pour un angle d'amorçage =60°. T1 T2 vs1 T3 R vs2 Vc vs3 L N Figure 6.5 Redresseurs triphasés simple alternance commandé P3 à anode communes 1. Tracer l'allure de la tension de charge (Voir chronogramme). 2. Tracer l'allure de la tension aux bornes de thyristor T3 (Voir chronogramme). La tension supportable par ce thyristor est VT 3.Vm 220. 2. 3 538,88V 3. Exprimer les valeurs moyenne de la tension de charge. Vc 3 2. 11 6 7 6 Vm sin d 3.Vm 2. 11 3.Vm 3.V cos 76 m 2. 2. 6 11 7 cos 6 cos 6 11 11 7 7 cos 6 cos sin 6 sin cos 6 cos sin 6 sin 3.Vm 3 1 3 1 cos sin cos sin 2. 2 2 2 2 Vc Application numérique Vc 3. 3.Vm cos 3. 3.220. 2 1 . 128, 65V 2. 2 Déterminer la valeur efficace de la tension de charge 2 ceff V 3 2. 11 3.Vm2 116 1 6 6 Vm sin 1 cos 2 4 76 2 sin 2 7 6 2 3.V 11 7 1 11 7 m sin 2 sin 2 4 6 6 2 6 6 5 6 2 3.Vm2 d 4. 11 6 7 6 Page 49 3.Vm2 2 1 22 22 14 14 sin cos 2 cos sin 2 sin cos 2 cos sin 2 4 3 2 6 6 6 6 3.Vm2 2 4 3 3 1 3 1 1 cos 2 sin 2 cos 2 sin 2 2 2 2 2 2 3.Vm2 2 4 3 3 1 3 1 1 cos 2 sin 2 cos 2 sin 2 2 2 2 2 2 Vceff Vm 2 2 3. 3 cos 2 2 4. Déduire la valeur du facteur de forme et le taux d'ondulation. F Vceff Vc Vm 2 3. 3 cos 2 2 .......... 3. 3.Vm cos 2. 2 F 2 1 .100 ......% 5. Déduire la valeur du courant de charge. Ic Application numérique I c Vc 3. 3.Vm .cos R 2. .R 128, 65 1, 28 A 100 6. Déduire la valeur du courant dans la première phase. I c1 Application numérique I c Ic 3 1, 28 0, 42 A 3 En cours de fonctionnement, le thyristor T3 est grillé (bloquée) 1. Tracer l'allure de la tension de charge (Voir chronogramme). T1 T2 vs1 T3 vs2 R Vc vs3 L N Figure 6.6 Redresseurs triphasés simple alternance commandé lorsque T3 est grillé Page 50 Chronogramme 600 538.66 466.66 Vs1 Vs2 311 269.33 Vs3 155.5 Vc VT3 0 -155.5 -269.33 -311 -466.66 -538.66 -600 0.0202 0.0218 0.0235 0.0251 0.0268 0.0285 0.0301 0.0318 0.0334 0.035 0.0367 0.0383 0.04 0.0417 0.0433 0.045 0.0466 0.0483 Figure 6.7. Tension de charge Vc et la tension aux borne de thyristor T3 400 Vs1 311 269.33 Vs2 Vs3 155.55 Vc 0 -155.5 -269.33 -311 -400 0.0202 0.0218 0.0235 0.0251 0.0268 0.0285 0.0301 0.0318 0.0334 0.035 0.0367 0.0383 0.04 0.0417 0.0433 0.045 0.0466 0.0483 0.0484 Figure 6.8. Tension de charge lorsque le thyristor T3 est grillé Page 51 Exercice 3 Soit un redresseur triphasé PD3 commandé connecté à une tension alternative de 220/380V et alimentant une charge R-L. avec R=100 et L=100 mH, pour un angle d'amorçage =30°. T1 T2 T3 R Vc vs1 L L vs2 vs3 T6 T5 T4 Figure 6.9 Redresseurs triphasés double alternance commandé PD3 1. Tracer l'allure de la tension de charge (Voir chronogramme). 2. Tracer l'allure de la tension aux bornes de thyristor T6 (Voir chronogramme). La tension supportable par ce thyristor est VT 3.Vm 220. 2. 3 538,88V 3. Détermine l'expression des valeurs moyenne et efficace de la tension de charge. 2 Vs 3 Vs 2 Vm sin 3 Vc 3 3. 3.Vm 13 sin 6 13 6 11 6 2 sin 3.Vm cos 3 3.Vm cos d 3 3.Vm 13 sin 116 6 3 3.Vm 13 11 sin sin 6 6 13 cos cos 6 11 sin sin 6 11 cos cos 6 3. 3.Vm 1 3 1 3 sin cos sin cos 2 2 2 2 Vc 3. 3.Vm Page 52 .cos sin Application numérique Vc 3. 3.220. 2 . 3 445, 65V 2 4. Déduire la valeur du courant de charge. Ic Application numérique I c Vc 3. 3.Vm .cos R .R 445, 65 4, 45 A 100 5. Déduire la valeur du courant dans la première phase I c1 Application numérique I c Ic 3 4, 45 1, 48 A 3 On remplace les trois thyristors T1, T2 et T3 par trois diodes D1, D2 et D3. 1. Tracer l'allure de la tension de charge (Voir chronogramme). D1 D2 D3 R Vc vs1 L vs2 vs3 T6 T5 T4 Figure 6.10 Redresseurs triphasés double alternance mixte Page 53 Chronogramme 600 538.5 466.5 Vs1 311 269.33 Vs2 Vs3 155.5 VA VB 0 Vc -155.5 VT6 -269.33 -311 -466.5 -538.5 -600 0.02 0.0216 0.0233 0.025 0.0266 0.0283 0.0299 0.0316 0.0332 0.0348 0.0365 0.0382 0.0398 0.0415 0.0431 0.0447 0.0464 0.048 Figure 6.11. Tension de charge Vc et la tension aux borne de thyristor T3 600 538.66 Vs1 466.5 Vs2 311 269.33 Vs3 155.5 VB VA Vc 0 -155.5 -269.3 -311 -400 0.02 0.0216 0.0233 0.025 0.0266 0.0283 0.0299 0.0316 0.0332 0.0348 0.0365 0.0382 0.0398 0.0415 0.0431 0.0447 0.0464 0.048 Figure 6.12. Tension de charge Vc (redressement mixte) Page 54 Exercice sous simulation Exercice 1 Exercice 2 Page 55 Exercice 3 Page 56 Université Abou Bekr Belkaїd - Tlemcen Année Universitaire 2018 - 2019 Faculté de Technologie L3 - ELT – S5 Département GEE ES_512 Série de TD N°7 Exercice 1 Soit le montage avec les interrupteurs électronique d’un convertisseur continu-continu, non réversible ni en courant ni en tension. 1. Indiquer la nature de convertisseur. 2. Est ce que la complémentarité de la commande des deux interrupteur (K1 et K2) est nécessaire ? Justifier votre réponse. 3. Identifier les différents interrupteurs (K1 et K2) pour réaliser ce convertisseur. 4. Déduire le schéma de principe et les semi-conducteurs à réaliser. Exercice 2 la figure montre schéma d’un hacheur alimenatant une charge R-L, avec la résistnce R= 100 et l’inductance L= 100 mH. Is 1. Quelle est le type d’hacheur utilise ? T 2. Analyse de fonctionnement de circuit. 3. Tracer l’allure de la tension aux bornes R de la charge pour un rapport cyclique Vc D α=0,7. Vs 4. Exprime la valeur moyenne de la L tension de charge. 5. Quelle l’intensité du courant traversant la charge pour le même rapport cyclique. 6. Tracer les allures de la tension aux bornes de l’interrupteur commandé, et la tension aux bornes de l’interrupteur non commandé. 7. Tracer les allures du courant de charge. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Exercice sous simulation Refaire les exercices précédents sous simulation en utilisant MATLAB/Simulink/SimPowerSystem 3. Visualiser les différentes allures tension de source (Vs), tension de charge (Vc), courant qui traverse charge (Ic) et tension aux bornes de thyristor Vt. 4. Calculer les valeurs moyenne et efficace en utilisant les blocs (Mean Value, RMS), en déduire facteur de forme et le taux d'ondulation. Page 57 Université Abou Bekr Belkaїd - Tlemcen Année Universitaire 2018 - 2019 Faculté de Technologie L3 - ELT – S5 Département GEE ES_512 Corrigée de la série de TD N°7 Exercice 1 Soit le montage avec les interrupteurs électronique d’un convertisseur continu-continu, non réversible ni en courant ni en tension. 5. La nature de convertisseur est un hacheur parallèle. 6. Oui la complémentarité de la commande des deux interrupteur (k1 et k2) est nécessaire, pour que la source ne soit pas mise en circuit ouvert, et que la charge ne soit pas court-circuité. 7. Identifier les différents interrupteurs (k1 et k2) pour réaliser ce convertisseur. Les grandeurs de références sont : Is (source de courant) et Vc (charge de tension). Etat (1) : état de repos La source doit être court-circuitée et la charge doit être à circuit ouvert. On obtient : k1 ouvert k2 fermé vk1=-Vc vk2 = 0 ik1 = 0 ik2 = Is Etat (2): état de fonctionnement La source débite sur la charge. On obtient : k1 fermé k2 ouvert vk1=0 vk2 = Vc ik1 = Is ik2 = 0 En fonction des caractéristiques obtenues, k1 est une diode et k2 est un transistor d’où le schéma final 8. Déduire le schéma de principe et les semi-conducteurs à réaliser. Page 58 Université Abou Bekr Belkaїd - Tlemcen Année Universitaire 2018 - 2019 Faculté de Technologie L3 - ELT – S5 Département GEE ES_512 Exercice 2 L’interrupteur T est fermé lorsque 0 < t < .T et ouvert entre .T et T 8. Type d’hacheur utilise est un hacheur série. 9. Analyse de fonctionnement de l’hacheur On choisit une période T et une fraction de cette période. : s’appelle le rapport cyclique, 0 1 , sans unité. • de 0 à T : T est fermé et D est ouvert vT 0 , vD Vs Vc Vs i v U R R • de T à T : T est ouvert et D est fermé i 0 , vD 0 Vc Ri 0 VT Vs 10. Tracer l’allure de la tension aux bornes de la charge pour un rapport cyclique α=0,7. (Voir chronogramme) 11. Exprime la valeur moyenne de la tension de charge. 1 T Vs dt T 0 1 Vc Vs .T T Vc .Vs Vc Application numérique Vc 50.0,7 35V 12. Quelle l’intensité du courant traversant la charge pour le même rapport cyclique. Ic Application numérique I c .Vs R 50*0, 7 0.35 A 100 13. Tracer les allures de la tension aux bornes de l’interrupteur commandé, et la tension aux bornes de l’interrupteur non commandé (Voir chronogramme). 14. Tracer les allures du courant de charge (Voir chronogramme). Page 59 Université Abou Bekr Belkaїd - Tlemcen Année Universitaire 2018 - 2019 Faculté de Technologie L3 - ELT – S5 Département GEE ES_512 Chronogramme Tension de charge (V) 50 40 30 20 10 Tension de thyristor (V) 0 0 50 0.5 1 1.5 2 -3 x 10 40 30 20 10 Tension de la diode (V) 0 0 0 0.5 1 1.5 2 -3 x 10 -10 -20 -30 -40 -50 Courant de charge (A) 0 0.35 0.5 1 1.5 2 -3 x 10 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 2 2.5 3 3.5 4 -3 x 10 Page 60 Université Abou Bekr Belkaїd - Tlemcen Année Universitaire 2018 - 2019 Faculté de Technologie L3 - ELT – S5 Département GEE ES_512 Exercice sous simulation Exercice 1 Page 61 Annexe Grandeurs électriques et leurs unités Les grandeurs et unités de base dans le système international (SI) sont données par les tableaux suivants : Tableau 1 : Grandeurs et unités usuelles en Electrotechnique Grandeur Tension Intensité Puissance Energie Résistance Impédance Réactance Capacité Inductance Déphasage Période Fréquence Vitesse de rotation Pulsation Induction magnétique Flux magnétique Température Pression Chaleur Eclairement Intensité lumineuse Symbole U I P W, E R Z X C L ϕ T f N ω B φ T, θ P Q E I Unité Volt Ampère Watt kWh Ohm Ohm Ohm Farad Henry radian, degré seconde Hertz tour par seconde radian / seconde Tesla Weber degrés Celsius Pascal Calorie Lux Candela Symbole V A W kWh Ω Ω Ω F H rad (°) s Hz -1 s (tr/s) rad/s T Wb °C Pa (ou bar) Cal Lux Cd Appareil de mesure Voltmètre Ampèremètre Wattmètre Compteur d’énergie Ohmmètre Ponts d’impédances Ponts d’impédances Capacimètre Périodemètre Fréquencemètre Tachymètre Teslamètre Fluxmètre Thermomètre Baromètre Calorimètre Luxmètre Candelamètre Tableau 2 : Multiples et sous multiples des unités Préfixe Téra Giga Méga Kilo Hecto déca Symbole T G M K H da Multiplicateur Préfixe déci centi milli micro 12 10 109 106 103 102 101 nano pico 1 Symbole Multiplicateur d c m µ n p 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 View publication stats
