REDRESSEMENT COMMANDE : pont mixte

REDRESSEMENT COMMANDE : pont mixte
Introduction, mise en évidence des propriétés des thyristors
Présentation, symbole :
G
iTH
iG
A
K
uTH
Le thyristor possède 1 anode, 1 cathode et une électrode de commande : la gachette
But : convertir une tension sinusoïdale en une tension dont la valeur moyenne est variable
Intérêt : Alimenter un moteur et par conséquent faire varier la vitesse
Types de montage : pont mixte et pont tout thyristors
Mise en évidence expérimentale des propriétés du thyristor :
K1
L.E.D
12 V
L1
L2
A
100
uTH
K2
ucharge
G
K
-
K2 ouvert et K1 fermé :
-
K2 fermé et K1 fermé :
-
K1 fermé e³ on rouvre K2 :
-
On ouvre K1
-
›ù inverse le sens du thyristor :
Page 1
Conclusion :
1. Etude du pont mixte sur charge résistive
icharge
TH1
i
B
iT1
u
TH2
iT2
R
ucharge
F
D1
iD1
D2
iD2
Chronogramme de u
On envoie des impulsions sur les gachettes :
-sur la gâchette G1 aux instants t0 et t0 + kT ( t0 < T/2 )
- sur la cachette G2 aux instants t0 + ( 2k+1 )T/2
1.1. EtuÏe théorique

[ t0 , T/2 ] :
1. ×omparer VB à VF.
2. Quels composants sont-ils susceptibles de conduire ? ( les règles
d’associations sont identiques à celles des diodes ). Justif³er
Page 2
3. Exprimer ucharge en fonction›ùe u et vérifier vos hypothèses
ucharge
u

ucharge
u

u
[ T/2 ; t0 + T/2 ] : répondre aux mêmes questions
[ t0 + T/2 ; T ] ; répondre aux mêmes questions
ucharge
Page 3

[ T, T+ t0 ] répondre aux mêmes questions
ucharge
u

Bilan : remplir l'annexe ci dessous en précisant les intervalles de conduction des 4
coÏposants puis en déduire l'exp×ession de ucharge
TH1
TH2
D1
D2
t0
T/2
t0 + T/2
T
T + t0
t
ucharge

En déduire le chronogramme de uR si t0 = T/6 page suivante
Page 4
u
0
1.2. Vérification expérimentale
1. Visualiser ucharge et u . Brancher un voltmètre en position continu aux bornes de la charge
2. Faire varier l’angle d’amorçage. Que se passe t-il si 0 augmente ? Entres quelles valeurs
varie la tension moyenne ?
3. Mesurer Ueff . En déduire la valeur de Umax
4. Ne visualiser que ucharge .A l’aide du curseur, zoomer sur une période. Ne visualiser que ce
signal.. Mesurer alors précisément l’angle d’amorçage 0 .
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5. En déduire alors la valeur théorique de la valeur moyenne < Ucharge > =
U MAX

( 1 + cos 0 )
7 . Mesurer alors cette valeur moyenne et comparer la valeur expérimentale et la valeur
théorique
2. Charge RL sans diode de roue libre et conduction ininterrompue : icharge = Cst = IC
2.1. Etude théorique
icharge
TH1
B
iT1
i
TH2
iT2
R
u
F
iD1
iD1
(D2
TiD2
1. [ t0 , T/2 ] :
1.1 Comparer VB à VF.
1.2 Quels composants sont-ils susceptibles de conduire ?
1.3
Exprimer ucharge en fonction de u et vérifier vos hypothèses
Page 6
ucharge
u
1.4
2
Exprimer i en fonction de IC
[ T/2 ; t0 + T/2 ] : répondre aux mêmes questions
ucharge
u
3.[ t0 + T/2 ; T ] ; répondre aux mêmes questions
u
ucharge
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4.[ T, T+ t0 ] répondre aux mêmes questions
ucharge
u
Bilan : remplir l'annexe ci dessous en précisant les intervalles de conduction des 4 composants
puis rappeler l'expression de ucharge en fonction de u
TH1
TH2
D1
D2
t0
T/2
t0 + T/2
T
T + t0
t
4. En déduire le chronogramme de ucharge si t0 = T/6
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u
0
5. En déduire les allures des chronogrammes de iT1 sur l'annexe 5, l'allure de iD1 sur l'annexe
6 puis l'allure de i sur l'annexe 7. On prendra ICharge = 2A et on prendra comme échelle
1cm pour 1A.
iT1 ( A )
2
1
0
t
iD1 ( A )
1
0
t
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i
2
1
0
t
-1
(A)
-2
-3
7- Exprimer iTH1 eff en fonction de IC
2.2. Vérification par simulation
1. Effectuer le circuit donné ci-dessous
2. Pour chercher les composants, cliquer sur Get New Parts ( paire de jumelles ) puis taper le nom du
composant dans la rubrique Part Name
ALPHA = 30 °
uC
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3.La source de tension s’appelle VSIN, les diodes s’appellent D1N4007, les thyristors s’appellent
Thmono, la bobine L. On pourra faire pivoter les composants en tapant CTRL + R.
4. Mettre les fils entre les composants à l’aide du curseur Draw Wire ( crayon fin )
5. Mettre la masse ( AGND )
6. Cliquer sur Get New Parts
7.Labelliser les fils ( "Charge " et " anode " ) en double cliquant sur le fil
8.Affectation des valeurs :
Thyristors : Cliquer sur la 5ième ligne et dans la rubrique value taper 30 pour TH1, puis 210
pour TH2
L : dans la rubrique value ; taper 900 m et dans la rubrique IC ( condition initiale ), taper 0

R1 :prendre 10

Vsin : VOFF = axe de symétrie = 0,VAMPL : amplitude du signal : 100 ,FREQ :

fréquence du signal : 50
Cliquer sur Analysis/Set up / Transient : nous allons faire une étude sur 40 ms au bout de

760ms ( à cause des régimes transitoires ) :
print step : 10n

Final Time : 800m

No print Delay : 760m

Step Ceiling : 100u

9. Sauvegarder sans mettre d’accent puis taper sur F11
10. La tension uc est la tension entre les potentiels qui sont notés charge et anode : c’est donc la
tension V(charge)-V(anode) : cliquer sur Trace/ADD puis cliquer sur V(charge)– V(anode) ; puis OK
11. Nous allons faire apparaître les intensités : Cliquer sur Plot/Add Plot puis Trace/add et cliquer sur
-I(R1 ) puis cliquer sur OK ( le signe – provient d’un Bugg du logiciel !! )
Nous allons améliorer ce signal puisque le logiciel zoome sur les valeurs extrêmes de ce signal :
double-cliquer sur l’axe des ordonnées puis sélectionner User Defined. Choisir alors 0 comme valeur
minimale

12 : Faisons apparaître les intensités iD1 et iTH1 : Cliquer sur Plot/Add Plot puis Trace/add et cliquer sur
I(D1) et sur I(X_TH1.D_D4) puis sur OK
13. Cliquer sur Tools/copy to clipboard puis lancer Paint ( démarrer / tous les programmes /
accessoires ) Taper alors CTR + V puis cliquer sur inverser les couleurs.
14. Mise en page : cliquer sur Fichier / mise en page
 Orientation : paysage
 Centrage : cocher horizontale et paysage
 Marge : choisir 5 partout
 Réduire/agrandir à : choisir 80 %
15. Effectuer un aperçu avant impression puis imprimer vos courbes ( en 2 exemplaires si vous êtes en
binôme)
16. Mesurer graphiquement votre angle de retard et vérifier que celui-ci fait approximativement 30°
17. Repasser avec des crayons de couleur les signaux iD1 et ith1 afin de les différencier.
18. Comparer à la théorie.
2.3. Vérification expérimentale sur charge ERL
1. Placer un moteur en série avec une inductance ( noyau de fer entré ) comme charge
2. Visualiser à l’oscilloscope la tension uc ( tension aux bornes de l’ensemble bobine + moteur ).
Brancher également un voltmètre en position continue en parallèle sur cette charge.
3. Faire varier l’angle d’amorçage des thyristors. Noter les valeurs extrêmes de la tension
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moyenne. Que se passe t-il au niveau de la vitesse du moteur ? Les signaux visualisés sont-ils
conformes à ceux prévus ?
4. Pour quelle valeur de 0 la vitesse est-elle maximale ?
5. On donne E = 0,1n ( n en tr/mn ). Pour simplifier les calculs, on négligera ici la résistance
interne de la bobine ainsi que la résistance de l’induit du moteur. Calculer alors la vitesse
maximale du moteur
2.4. Charge ERL en conduction ininterrompue et avec diode de roue libre
Pour sous-dimensionner les thyristors ( gain de place ) et pour limiter les coûts, on place une
diode qui assurera la fonction de roue libre
1. Remplir l'annexe ci-dessous :
TH1
TH2
D1
D2
DRL
t0
T/2
t0 + T/2
T
T + t0
t
2. Sur les différents intervalles, donner l'expression de ucharge en fonction de u
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3.
Exprimer iT1 eff en fonction de IC si t0 = T/6. Conclusion.
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