Circuits de puissance

Royaume du Maroc
OFFICE DE LA FORMATION PROFESSIONNELLE ET DE LA PROMOTION DU TRAVAIL
MODULE 09
Circuits de puissance
Travail Pratique
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Première Année
Programme de Formation des Techniciens Spécialisés en
Électronique
DIRECTION DE LA RECHERCHE ET INGENIERIE DE LA FORMATION
Septembre 1995
CIRCUITS DE PUISSANCE
TRAVAIL PRATIQUE
Contrôle de température en tout ou rien ou par cycles complets
TECCART INTERNATIONAL 2000 inc.
3155, boul. Hochelaga,
Montréal, Québec (Canada)
H1W 1G4
RÉDACTION
Pierre Asselin, Annie Roy & Yves Tessier
DESSINS ET CONCEPTION GRAPHIQUE
Rémi Gaudreau
RÉVISION TECHNIQUE
Pierre Asselin
RÉVISION LINGUISTIQUE
François Gaudreau
COMMISSION DE VALIDATION
Formateurs de l'OFPPT
Les droits de reproduction et de diffusion de ce document sont cédés par Teccart
International 2000 inc. à l’Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion
du Travail du Royaume du Maroc, pour sa propre utilisation au Maroc.
Mis à part l’OFPPT, toute reproduction, en tout ou en partie, par quelque procédé
que ce soit, est interdite.
Tp7_Cp.Doc, imprimé à Montréal, le 17 avril 2017
TABLE DES MATIÈRES
7. CONTRÔLE DE TEMPÉRATURE
7-1
7.1 Information générale
7.1.1 Compétences visées
7.1.2 Critères particuliers de performance
7.1.3 Durée du travail pratique
7.1.4 Matériel nécessaire, par équipe
7.1.5 Directives
7.1.6 Évaluation (formative)
7-1
7-1
7-1
7-1
7-1
7-2
7-2
7.2 Description de la tâche:
7-2
7.3 Introduction
7-2
7.4 Contrôle de température par commande tout-ou-rien
7.4.1 Calcul de température:
7.4.2 Test du circuit de contrôle:
7.4.3 Test du circuit de puissance
7.4.4 Test du contrôle de la température:
7-3
7-3
7-3
7-4
7-4
7.5 Contrôle de puissance par cycles complets
7.5.1 Test du circuit de contrôle:
7.5.2 Test du circuit de puissance:
7.5.3 Test de la commande par cycles complets
7-5
7-5
7-5
7-6
Travail Pratique
Circuits de Puissance
7. Contrôle de température
7.1 Information générale
7.1.1 Compétences visées


Utiliser de façon sécuritaire les appareils de mesure dans des circuits de puissance.
Utiliser une autre méthode de contrôle de puissance.
7.1.2 Critères particuliers de performance




Montage fonctionnel de circuit; de rampe synchrone, d’isolation et de puissance.
Utiliser correctement les instruments de mesure.
Notion de sécurité de mesure dans un circuit isolé d’un autre.
Étudier des contrôles de charges alimentées en courant alternatif afin d'approfondir
vos connaissances dans le domaine des commandes de puissance utilisant des
convertisseurs c.a. à c.a..
7.1.3 Durée du travail pratique

La durée de ce travail pratique est de 3 heures.
7.1.4 Matériel nécessaire, par équipe















Plaquette de montage;
résistances 180, 1k8, 3k, 9k1, 10k. 13k, 27k; 51k, 200k, 300k, 910k
résistances 2 x 100;
potentiomètres 2 x 10k;
condensateurs 0.01F, 100F/25V;
MOC3041
circuits intégrés LM339, 741;
Capteur de température LM335;
diode zener 5.1V (1N4733);
2 diodes logiques 1N4148
TRIAC SC146;
ampoule d’environ 60W avec douille;
Alimentations c.c. bipolaire;
générateur de fonctions;
Appareils de mesure (multimètre numérique & oscilloscope).
Contrôle de Température
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OFPPT/TECCART
Travail Pratique
Circuits de Puissance
7.1.5 Directives


Le travail se fait en équipe de deux stagiaires et chaque équipe doit réaliser, au
préalable, son circuit sur plaquette de montage.
Le rôle des formateurs est d’aider les stagiaires à atteindre les critères particuliers de
performance.
7.1.6 Évaluation (formative)



Ce travail pratique est formatif mais est quand même corrigé par le formateur.
Pendant le déroulement du laboratoire vous aurez à faire vérifier votre travail et
votre compréhension du circuit. Des vérifications auront lieu à trois reprises.
L’évaluation portera sur:
1- la démonstration du fonctionnement des circuits ..................................... 50%
2- l’explication et la démonstration claire du fonctionnement technique d’une
section choisie par l’enseignant ................................................................ 30%
3- Les calculs .................................................................................................. 5%
4- La qualité du montage............................................................................... 15%
7.2 Description de la tâche:
Votre travail consiste à monter sur plaquette de montage les circuits les uns après les
autres. Assurez-vous de comprendre le fonctionnement du circuit car le formateur, lors de
votre évaluation, vous posera des questions précises sur le fonctionnement des circuits
réalisés. Vous devrez expliquer verbalement et démontrer visuellement le fonctionnement
de la partie évaluée.
7.3 Introduction
Il est facile de varier la tension aux bornes d'une charge lorsque la puissance maximum
pouvant être dissipée par celle-ci oscille dans les milliWatts. Ce contrôle devient plus
ardu lorsqu'il s'agit de commander la puissance d'un éclairage de 2000 W ou plus encore,
d'un moteur de 100 kW. Afin de réaliser ces contrôles l'utilisation des thyristors, en
particulier les SCR, est de misent. Ces composants permettent le passage de fort courant
tout en chutant peu de tension. La puissance dissipée par ceux-ci est alors relativement
faible. Trois modes permettent de contrôler la puissance d'une charge, les commandes
tout-ou-rien, par angle d'amorçage et par cycles complets. Vous analyserez, dans le
présent travail pratique, deux de ces méthodes.
Contrôle de Température
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OFPPT/TECCART
Travail Pratique
Circuits de Puissance
7.4 Contrôle de température par commande tout-ou-rien
Le LM335 est un capteur de température intégré permettant d'obtenir une lecture de
tension proportionnelle à la température en degré Kelvin. Lorsque la température atteint 0
Kelvin (i.e. -273°C) la tension aux bornes du LM335 est de 0V. La tension du capteur
varie alors de +10mV par augmentation de 1 Kelvin (1°C). Nous sommes alors en mesure
de conclure que lorsque la température atteint 0°C (+273 Kelvin) la tension aux bornes du
LM335 sera de



Tension aux bornes du LM335
Température en Kelvin
Tension au LM335 à 0°C
= Température en Kelvin * 10mV
= Température en Celsius + 273
= (0 + 273) * 10 mV = +2.73V
7.4.1 Calcul de température:
Calculez les tensions aux bornes du LM335 si la température se situe à:
Tableau 7-1
Température
-40°C
0°C
+25°C
+100°C
Tension du LM335
+ 2.73V
+3.73V
7.4.2 Test du circuit de contrôle:
Montez la section de contrôle de la Figure 7-1 (i.e. les composants à gauche du
MOC3041) après avoir déterminées les valeurs manquantes du circuit.
Ajustez le point de consigne (broche 2 du 741) afin que la sortie du 741 bascule à une
température de +30°C.
Vérifiez le fonctionnement du circuit en chauffant le LM335 à l'aide de votre fer à souder.
+15V
+15V
R5 1k8
R1
R7
R2
5.1V
13k
LM335
C1
0.01F
+15V
MOC3041
L1
60W
R8
180R
R6
741 10k
240V
Q1
R3
10k
-15V
D3
1N4148
Q2
R4
27k
Figure 7-1 Circuit du contrôle de température en tout-ou-rien
Contrôle de Température
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OFPPT/TECCART
Travail Pratique
Circuits de Puissance
7.4.3 Test du circuit de puissance
Débranchez le collecteur de Q1 et assurez-vous que la DEL du MOC3041 soit toujours
alimentée.
Montez la section de puissance et vérifiez-en le fonctionnement. Pour ce faire assurezvous que l'ampoule s'allume lorsque la DEL est alimentée et que celle-ci s'éteint lorsque
la DEL est placée hors fonction.
7.4.4 Test du contrôle de la température:
Reliez les deux sections et approchez l'ampoule de 60W à proximité du capteur de
température. Ceci permet de simuler une hausse de température telle l'alimentation d'une
plainte chauffante dans une maison.
Vérifiez ce qui se produit et concluez sur le fonctionnement du circuit.
!!! ATTENTION,
lorsque vous prenez des formes d'onde dans le circuit de puissance
assurez-vous de ne pas utiliser plus d'une référence de
l'oscilloscope (GND). L'utilisation des deux fils noirs (GND) un du
coté puissance et l'autre du coté contrôle pourrait-être désastreuse
puisqu'il faut toujours avoir en tête que ces deux fils sont reliés à
l'intérieur de l'appareil. Ce type de branchement pourrait engendrer
un court-circuit mémorable. Lorsque vous désirez prendre des
formes d'onde tenez-vous en au circuit de contrôle ou à la section
puissance, pas les deux simultanément.
Que se produit-il si vous changez le TRIAC pour un SCR ? Expliquez.
Contrôle de Température
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OFPPT/TECCART
Travail Pratique
Circuits de Puissance
7.5 Contrôle de puissance par cycles complets
La commande par cycles complets de la Figure 7-2 utilise une forme d'onde en dents de
scie variant de +1V à +5V. Un oscillateur à LM339, un comparateur à hystérésis (i.e.
possédant deux points de basculement +1V et +5V) ainsi qu'une source à courant sont
utilisés afin de générer cette forme d'onde. Puisque cette dernière est réalisée à l'aide
d'une source à courant constant il s'agit là d'un contrôle linéaire. A +1V la puissance est
minimale et à +5V elle est maximale.
Déterminez la puissance dissipée par la charge ainsi que le nombre de cycles par période
de rampe, si le point de consigne (broche 4) est à:
Tableau 7-2
Consigne
Puissance
cycles/période
+1V
0%
0 cycle
57.5%
57 cycles
100%
100 cycles
+2.2V
+3.3V
+4.4V
+5V
7.5.1 Test du circuit de contrôle:
Montez la section de contrôle (i.e. composants à gauche du MOC3041) de la Figure 7-2
après avoir déterminées les valeurs manquantes du circuit.
Ajustez la rampe par l’entremise du potentiomètre de 10k afin d’obtenir l’équivalent de
100 cycles complets pendant une période du secteur (50Hz).
Reliez la broche 4 du LM339 à un bloc d’alimentation et ajustez-le afin d'obtenir une
puissance de 65% à la charge.
Vérifiez le fonctionnement du circuit en analysant, entre autre, la forme d'onde à la
broche 2 du LM339.
7.5.2 Test du circuit de puissance:
Débranchez la broche 2 du LM339 et assurez-vous que la DEL du MOC3041 soit
toujours alimentée.
Montez la section de puissance en utilisant l'ampoule de 60W comme charge. Vérifiez le
fonctionnement du circuit en vous assurant que l'ampoule s'allume lorsque la DEL est
alimentée et que celle-ci s'éteint lorsque la DEL est placée hors fonction.
Contrôle de Température
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OFPPT/TECCART
Travail Pratique
Circuits de Puissance
7.5.3 Test de la commande par cycles complets
Reliez les deux sections et vérifiez le fonctionnement du circuit lorsque le point de
consigne est à 65%.
Variez le point de consigne et concluez sur le fonctionnement du circuit.
Que se produit-il si vous changez le TRIAC pour un SCR ? Expliquez.
+12V
R4
100R
R5
100R
Q1
Q2
C1
100F
R6
51k
+12V
D1
1N4148
R9
300k
R8
200k
R11
2k
R10
910k
+12V
D2
1N4148
R12
9k1
11
R7
10k
D
10
13
R13
3k
9
14
C
5V
8
+12V
+12V
1V
5
4
A
12
ENTRÉE
R2 MOC3041
3
2
CHARGE
LM339
R1
6
7
B
1
Figure 7-2 Circuit du contrôle par cycles complets
Contrôle de Température
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OFPPT/TECCART