Tp_19_Hacheur

Nom
Classe
Hacheur
Date
Gr :
TP n°:
Objectifs :
. Etude pratique de différents montage "Hacheurs"
Pré requis :  Cours sur les hacheurs vus en Terminale GE et STS 1ère année
Conditions de réalisation :
Utilisation de composants discrets sous une tension inférieure à 24.
TRAVAIL
DEMANDE
:
I) Hacheur série :
I.1) Réalisation du montage :
iT
iS
L,r
Ve(V)
vS
D
10
R
E
Rb
T =2
Ve
T =3
t en ms
Ve est générée par un GBF. Le rapport cyclique  est réglé avec le bouton symétrie (SYM.) du GBF.
Valeurs numériques :
E= 20 V ; Rb = 220  ; Bobine avec noyau de fer (L=0,3 H et r=12 ) et R = 100 ; transistor NPN
I.2) Visualisation des tensions et courants :
En prenant ve comme référence, visualiser et tracer vS , et les courants iD , iT et iS .
Justifier leur allures , préciser les valeurs minimale et maximale et les intervalles de conduction des
différents composants.
I.3) Variation de < vS > en fonction du rapport cyclique :
Faîtes varier  de 0 à 1. Mesurez < vS > et < iS > .
Tracez la courbe < vS > = f () .
Comparez avec la courbe théorique que vous tracerez ( < vS > = .E ) .
Vérifiez la relation <iS>=<vS >/RT avec RT = R+r
I.4) Caractéristique de sortie :
Pour  = 1 puis ¾ , ½ , ¼ tracez la caractéristique < vS > = f( < iS > ). A chaque valeurs de , on prendra 5 valeurs
différentes du courant <is>. On fera varier le courant <is> par action sur le rhéostat R.
Ce générateur peut-il être considéré comme un bon générateur de tension, du point de vue des valeurs moyenne ?
I.5) Atténuation de l’ondulation de sortie :
On souhaite maintenant que ce générateur ait une faible ondulation de sa tension de sortie v S .
Pour cela, on ajoute en parallèle du rhéostat un condensateur.
On se placera dans le cas le plus défavorable :  = ½.
iS
iT
D
E
C
Ve(V)
R vS
10
Rb
T =1.5
Ve
~
T =3
t en ms
On va considérer que l’ondulation du courant (notée iS ) est déviée intégralement sur le condensateur, on fera
~
l’approximation d’un courant iS purement sinusoïdal.
~
I S
~
L’ondulation de tension aux bornes du condensateur est alors donnée par : VS 
C.
E.T
Or, on connaît l’amplitude de l’ondulation de courant : Is 
4 .L
E.T
~
On fera l’approximation : I S  I S 
4.L
~
I S
E.T
E.T 2
~


on aura donc : VS 
.
C. 4.L.C. 8. .L.C
On souhaite tester la validité de cette formule (qui est obtenue après bien des approximations). On rajoute donc
un condensateur en parallèle du rhéostat R.
Pour C = 220 F, et 470F, mesurez l’ondulation de tension, et calculez cette ondulation à partir de la
« formule ».
Calculez
l’erreur
relative
()
entre
la
valeur
théorique
et
la
valeur
pratique
(l’erreur 

ValeurThéorique-ValeurPratique
), cette erreur s’exprime souvent en pourcentage.
ValeurThéorique
La « formule » peut elle être utilisée pour effectuer un dimensionnement ? On peut comparer ce résultat avec la
E.T 2
~
celle-ci donne-t-elle de meilleurs résultats ?
VS 
32.L.C
formule théorique réelle :
II) Hacheur Parallèle :
II.1) Réalisation du montage:
L
I
L
Rb
E
R
C
vS
Ve
R= 100 ; C = 4700 µF
E= 20 V
Ve tension de commande
identique à celle du I)
Le transistor T est passant de
0 à T et bloqué de Tà T
II.2) Visualisation de la tension vS:
Visualiser et tracer les tension ve et vS .
Déterminer la valeur de uL (tension aux bornes de la bobine) en fonction de , E et vS .
Sachant que la tension moyenne aux bornes d'une bobine parfaite est nulle, vérifier l'expression de <v S>
 vs 
E
.
1
Tracer les courbes théorique et pratique de < vS > = f(').
Comparer les deux courbes et justifier la différence.
Visualiser et tracer les oscillogrammes des courants iD , iT et iS. Justifier leurs allures.
III) Hacheur à accumulation :
III.1) Réalisation du montage :
iT
Ve(V)
L
10
iL
Rb
E
R
C
vS
+
T =2
T =3
t en ms
Ve
Valeurs numériques :
E= 5 V ; Rb = 330  ; Bobine avec noyau de fer (L=1 H et R=12 ); diode de roue libre; transistor NPN
R= 330 ; C = 4700 µF
III.2) Variation de < vS > en fonction du rapport cyclique :
Faîtes varier  de 0 à 1. Mesurez < vS >. Tracez la courbe < vS > = f () .
Comparez avec la courbe théorique que vous tracerez  vs 
Comparer les deux courbes et justifier la différence.
E
1
.
Nom
Classe
Association Hacheur-MCC
Date
Gr :
TP n°:
Objectifs :
. Etude pratique de différents montage "Hacheurs"
Pré requis :  Cours sur les hacheurs vus en Terminale GE et STS 1ère année
Conditions de réalisation : Avant de mettre en tension un circuit, le faire vérifier par le professeur.
Avant tout changement sur un circuit, mettre celui-ci hors tension
TRAVAIL
DEMANDE
:
I) Câblage de la platine ALECOOP :
Avant de mettre sous tension vérifiez que Vc  1 V.
Effectuez le câblage de la platine ALECOOP suivant le montage fournis.
Etude du hacheur 4 quadrants :
Identifiez le bouton de réglage du rapport cyclique α. Pour α = 0, ¼ , ½ , ¾ et 1, relevez l’oscillogramme de la
tension de sortie U (prise entre les deux bornes U-V-W des modules RAMA-200), en concordance de temps avec
la tension de commande en créneau (voir document réponse 1). Sur l’oscillogramme de la tension en créneau,
ajoutez la tension de référence et relevez V s. Vérifiez graphiquement que la commutation de la tension de sortie
se fait en même temps que la commutation de la sortie du comparateur.
Complétez le schéma du comparateur en précisant les entrées inverseuse et non-inverseuses.
Vérifiez que U = -31.VC
Mesurez la fréquence de hachage.
II) Etude de la MCC :
On place en sortie du hacheur l’induit du moteur à courant continu en série avec une bobine (L=0.1 H) sans noyau
de fer.
On alimente l’inducteur de la MCC avec la sortie continue du module RECTIFIC (les entrées R et S doivent être
reliés au 220V du module ALI-200).
Complétez le tableau suivant :
Vc (en V)
<U> (en V)
n (tours/min)
I (en mA)
-7
-5
-3
0
2
4
5
6
7
Une fois les essais effectués, coupez l’alimentation au niveau du bouton d’arrêt d’urgence, puis câblez rapidement
un montage pour mesurer la résistance de l’induit de la MCC (avec une alimentation Stabilisée METRIX).
On prendra soin de ne pas alimenter l’inducteur de la MCC.
Mesurez la résistance de l’induit de la MCC.
Tracez la courbe n = f(<U>). La courbe correspond-elle à ce que l’on attend d’un moteur à courant continu ?
Tracez la courbe Vc = f(<U>). Cette courbe correspond-elle à la relation trouvée précédemment ?
Mise en évidence du problème de démarrage d’une MCC :
Calculez le courant de démarrage de la MCC si on la relie directement à la sortie du hacheur. Pour ce calcul, on
prendra la tension Vc = 6 V (cas le plus défavorable).
Comparez ce résultat avec le courant nominal. Est-ce acceptable ?
Calculez le courant de démarrage de la MCC en série avec la bobine (L = 0.1H r = 12 ). Pour ce calcul, on prendra
la tension Vc = 6 V (cas le plus défavorable).
Comparez ce résultat avec le courant nominal. Est-ce acceptable ?
Pour la valeur de I maximum, on doit avoir I 
2.E.T
, Lt étant l’inductance totale du circuit. En déduire
4.Lt
l’inductance du moteur à courant continu.
III) Association Hacheur + MCC :
On veux trouver la relation « dynamique » entre VC et n et la mettre sous la forme n = T(p).V C avec T(p) = A / (1
+ . p) .
On détermine A à partir de la courbe n = f(V C) et  par un essai dynamique du moteur : On envoie comme tension
VC un échelon de 5 V et l’on détermine la constante de temps du moteur ( on relève la vitesse du moteur au
démarrage et l’on détermine  , temps que met le moteur pour atteindre 63% de sa vitesse finale).
On souhaite connaître l’évolution de la vitesse en fonction du temps pour Vs = 10 V. Calculez théoriquement le
temps que mettra la machine pour atteindre la vitesse finale. Calculez la vitesse finale. Effectuez l’essais avec la
machine, reportez l’évolution de la vitesse en fonction de temps sur un graphique.
Pour une tension de commande VC = 5 V, tracer la courbe n=f(I) , I variant de 0 à 2 A . Déterminer la chute de la
vitesse pour un courant de 2 A (le réglage de courant se fait par un frein à poudre).