DL_pont_mixte_tout_thyristor

Chapitre B.3.1
DL n°3
Pour le 12/12/05
PROBLEME 1: BAC 98 remplacement Antilles
La charge du pont mixte est constituée par l’induit d'un moteur, monté en série avec une bobine
d’inductance l et de résistance négligeable (voir figure 1). L’inductance totale de la charge est notée L. Les
thyristors et les diodes sont considérés comme parfaits. La tension v = V̂ sin t délivrée par le secondaire
du transformateur a une valeur efficace V = 380 V et une fréquence de 50 Hz.
On appelle  l’angle de retard à l’amorçage des deux thyristors du pont.
A - Etude préliminaire
1. Un ampèremètre ferromagnétique ou un appareil RMS et un ampèremètre magnétoélectrique sur la
position continu placés en série avec la charge indiquent, tous les deux, la même valeur. Que peut-on en
conclure pour iC ?
2. On dispose de résistances de faibles valeurs, donner le schéma de montage permettant de relever
simultanément à l’oscilloscope bi-courbe en indiquant les connexions de l’oscilloscope :
a. La tension uC aux bornes de la charge et le courant dans D1 (Document réponse 1).
b. Le courant i dans le fil de ligne et le courant dans Th1 (Document réponse 2).
3. Indiquer sur le document réponse 2 le montage permettant la mesure de la valeur moyenne de la tension
aux bornes de la charge avec un voltmètre dont on précisera le type et la position du commutateur
alternatif ou continu.
B - Etude du montage
1. On donne à  la valeur  sur le document réponse 3.
3
a. Donner les intervalles de conduction des éléments du pont.
b. Représenter les variations de la tension aux bornes de la charge uC.
2. A partir du schéma électrique équivalent de la charge, montrer que les valeurs moyennes des tensions aux
bornes de la charge et du moteur sont égales
3. La valeur moyenne de uC est :Ucmoy = (Vmax / )*(1+cos )
Quelle valeur faut-il donner à  pour obtenir la tension nominale du moteur Un = 220V ?.
PROBLEME 2 : BACJuin 98 Réunion
Pour certaines questions de ce problème, il sera nécessaire de se référer aux deux formules rappelées
figures F1 et F2.
- A) CIRCUIT REDRESSEUR “ TOUT THYRISTOR ” :
On considère le montage redresseur en pont de Graëtz tout thyristor représenté sur la figure F3,
alimenté par la tension v(t) =Vmax sin (2t/T) représentée graphiquement sur la figure F4.
^
Les thyristors 1 et 3 sont déclenchés aux l’instants to + nT (n nombre entier), les thyristors 2 et 4 aux
instants to + T/2 + nT. L’instant to figure sur les différentes figures, toutefois sa valeur ne sera pas déterminée
graphiquement.
1. Déterminer numériquement les paramètres Vmax et T de v(t) si la valeur efficace de cette tension vaut 24 V et
sa fréquence 50 Hz.
2. Représenter sur le document réponse R2 l’allure de la tension uc(t) si la charge est une résistance pure R.
3. Représenter sur le document réponse R3 l’allure de la tension uc(t) si la charge R – L contient une
inductance de lissage L suffisamment forte pour qu’il soit possible de considérer le courant dans cette charge
parfaitement continu et égal à tout instant à la valeur Ic.
Bernaud J
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DL n°3
Pour le 12/12/05
On conserve la situation du 3. ci-dessus (charge R – L) dans toute la suite de ce problème A.
4. Expliquer pourquoi la valeur efficace de la tension uc(t) est la même que celle du signal sinusoïdal avant
redressement.
5. Si Vmax = 34 V, déterminer la valeur de l’instant to pour que la valeur moyenne <uc(t)> de la tension aux
bornes de la charge uc(t) soit égale à 15,3 V.
6. L’instant de déclenchement peut-il dépasser la valeur T / 4 ? Justifier votre réponse.
7. Quel type de voltmètre peut-on utiliser pour mesurer <uc(t)> ? Préciser le réglage nécessaire.
8. Représenter sur le document réponse R4 les branchements de l’oscilloscope permettant de visualiser
simultanément la tension uc(t) et l’intensité du courant ic(t).
9. Représenter sur le document réponse R5 l’allure du courant i1(t) dans le thyristor 1.
10. Représenter sur le document réponse R6 l’intensité du courant i(t) dans le circuit d’alimentation.
11. Que vaut la valeur moyenne <i(t)> de l’intensité de ce dernier courant i(t) ? Justifier votre réponse.
- B) CIRCUIT REDRESSEUR EN PONT MIXTE
On considère le montage redresseur en pont de Graëtz mixte représenté sur la figure F5, alimenté par la
tension v(t) = Vmax sin (100 t) représentée graphiquement sur la figure F4 (fréquence 50 Hz).
Le thyristor 1 est déclenché aux l’instants to + nT (n nombre entier), le thyristor 2 aux instants to + T/2 + nT.
L’instant to figure sur les différentes figures, toutefois sa valeur ne sera pas déterminée graphiquement.
1. Représenter sur le document réponse R7 l’allure de la tension uc(t) si la charge est une résistance pure R.
2. Représenter sur le document réponse R8 l’allure de la tension uc(t) si la charge R – L contient une inductance
de lissage L suffisamment forte pour qu’il soit possible de considérer le courant dans cette charge
parfaitement continu et égal à tout instant à la valeur Ic.
Bernaud J
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iC
Th1
Th2
v
D2
l
i
uC
M
D1
fig 1
iC
Th1
Th2
v
D2
iC
l
i
Th1
iTh1
uC
Th2
v
l
i
M
D1
D2
uC
M
D1
iD1
Document réponse 1
Bernaud J
Document réponse 2
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Document réponse 3
v







t
D1
D2
Th1
Th2
uC


Figures
v(t)
v(t)
V̂
V̂
t0
T/2
t0
 v( t ) 
F1
Bernaud J
t0+T/2
T
t0+T/2
T
t
 2. t 0 
V̂ 

1  cos

 
T


Valeur moyenne de cette tension v(t)
T/2
 v( t ) 
F2
4/6
 2. t 0 
2V̂

cos


T


Valeur moyenne de cette tension v(t)
t
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v(t)
V̂
th1
th2
i1 ( t)
L
i2 ( t)
u c ( t)
i( t)
i4 ( t)
v (t)
i3 ( t)
t0
R
T/2
t0+T/2
T
t
ic (t)
th3
th4
F3
Pont « tout » thyristors »
th1
th2
i1 ( t)
L
i2 ( t)
u c ( t)
i( t)
i4 ( t)
v (t)
i3 ( t)
Tension d’alimentation v(t)
F4
R
ic (t)
D3
D4
F5
Pont mixte
Document réponse
uc(t)
V̂
v(t)
T
to
 V̂
R2
Bernaud J
5/6
T/2
-v(t)
t0+T/2
t
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uc(t)
th1
v(t)
V̂
th2
i1 ( t)
L
i2 ( t)
u c ( t)
i( t)
T
t0
T/2
t0+T/2
i4 ( t)
i3 ( t)
v (t)
t
R
ic (t)
th3
th4
 V̂
-v(t)
Allure de la tension uc(t)
Charge R-L, pont « «tout thyristors »
R3
Visualisation à l’oscilloscope
de uc(t)et de ic(t)
R4
I1c(t)
ic(t)
Ic
Ic
t0
T/2
t0+T/2
T
t
t0
T/2
t0+T/2
T
t
-Ic
-Ic
Allure de l’intensité i1(t)
Charge R-L, pont « «tout thyristors »
R5
Allure de l’intensité i(t)
Charge R-L, pont « «tout thyristors »
R6
uc(t)
uc(t)
V̂
V̂
v(t)
v(t)
T
T
to
 V̂
R7
Bernaud J
T/2
t0+T/2
-v(t)
Allure de la tension uc(t)
charge R, pont « mixte »
to
t
 V̂
R8
6/6
T/2
t0+T/2
-v(t)
Allure de la tension uc(t)
charge R-L, pont « mixte »
t