Essai de systèmes N°2
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Essai de systèmes N°2 Etude d’un gradateur triphasé Buts de l’essai : Le but est de rappeler le fonctionnement d’un gradateur monophasé, d’une part en pratique et d’autre part en simulation avec le logiciel CIRCUIT, puis d’appliquer les connaissances acquises à un gradateur triphasé sur charge résistive. I Travail préliminaire I.1 Rappels sur le triphasé On dispose d’un réseau triphasé direct de fréquence f = 50 Hz avec 3 phases et un neutre : 3 u32(t) 2 1 v1(t) N On appelle v les tensions simples telles que v1(t) et u les tensions composées telles que u23(t). On prend v1(t) comme référence et on le notera v1 t V . 2 . sin 100. .t . Représenter, sur un diagramme de Fresnel, les tensions simples et composées. En déduire qu’on peut écrire u32 t U . 2. cos100. .t avec U V . 3 . Indiquer le branchement des wattmètres qui permettent de mesurer la puissance active et la puissance réactive par la méthode des deux wattmètres. Indiquer aussi les relations donnant P et Q. I.2 Rappels sur le gradateur monophasé On utilise la phase 1 seule et le neutre pour alimenter un circuit composé d’un gradateur monophasé et une charge R. Le circuit est ci-dessous. On appelle l’angle de retard à l’amorçage des thyristors (supposés parfaits. T'1 i(t) 1 T1 v 1 (t) = v(t) R u(t) N STS ELECTROTECHNIQUE Essai N°2 Page 1/5 Préciser ce que veut dire la commutation naturelle. Dessiner, sur un même chronogramme, les tensions u(t) et v(t) pour = 45°. Effectuer le même travail pour = 135°. On justifiera l’allure de u(t). Dessiner la forme de i(t) pour = 45°. Le courant dans la charge est alternatif, mais non sinusoïdal : sa valeur efficace I dépend de l’angle V sin 2 de retard à l’amorçage . On démontre que I . 1 avec en radian (sinon, R 2. remplacer par 180°). Calculer I pour les valeurs de comprises entre 0 et 180° par pas de 18°. On prendra V = 100 V et R = 100 . Quelles sont les valeurs extrêmes de I ? I.3 Gradateur triphasé On considère le montage ci-dessous. T3 3 (9) j3 i3 (10) R T'3 (8) u23 T2 2 (7) j2 i2 (11) R T'2 u31 (6) u12 T1 1 i1 (4) j1 (12) R T'1 u1 (5) N Les chiffres entre parenthèses et en gras correspondent aux numéros des dipôles sur le logiciel. On appelle toujours l’angle de retard à l’amorçage des thyristors et on gardera ici = 120°. Le récepteur (thyristors + charges R) est-il branché en étoile ou en triangle ? En déduire : o A quelle tension est soumise chaque branche du récepteur (simple ou composée) o Est-ce le courant de ligne qui circule dans chaque branche ? A quels instants doit-on envoyer les impulsions d’amorçage des différents thyristors pour = 120° ? Pour répondre à cette question, on se servira du chronogramme fourni en annexe 1 : on tracera sur celui-ci les tensions uI2(t), u23(t) et u31(t). On verra alors quels gradateurs monophasés sont soumis à ces trois tensions composées et on tracera la forme de la tension u1(t) sur le chronogramme. Sous ce chronogramme, on indiquera les zones de conduction des thyristors T1, T’1, T2, T’2, T3 et T’3. Sur le chronogramme de l’annexe 2, on tracera l’allure des courants j1, j2 et j3 circulant dans les trois branches du récepteur triphasé pour = 120°. Donner aussi les instants auxquels on doit envoyer les impulsions d’amorçage pour = 30° . STS ELECTROTECHNIQUE Essai N°2 Page 2/5 II Essai II.1 Gradateur monophasé Réaliser le montage du paragraphe I.2 avec V = 100 V et R = 100 (rhéostat utilisé en totalité). Ne pas mettre sous tension sans vérification du professeur. Relever la forme du courant i(t) et de la tension v(t) pour les valeurs de suivantes : = min, = 36° et = 144°. Mesurer la valeur efficace de i(t) pour les valeurs de correspondant au tableau ci-dessous et comparer avec les valeurs trouvées dans le travail préliminaire. Conclure. (°) min = 0 18° 36° 54° 72° 90° 108° 126° 144° 162° 180° I (mA) Avec le logiciel COFSCOPE, tracer le spectre du courant i(t) pour = 36°. Donner l’amplitude du fondamental, puis les différents harmoniques avec leur importance respective. II.2 Gradateur monophasé : simulation On utilisera le logiciel CIRCUIT pour simuler le circuit du paragraphe I.2. Le fichier s‘appelle GRADMONOR. On prendra les valeurs suivantes : U = 100 V ; R = 100 ; L très faible (on est obligé de placer L dans la simulation, sinon le logiciel ne fonctionne pas). Le circuit est dessiné. Il faudra vérifier les différents paramètres et rentrer les dates d’amorçage des deux thyristors (dans DECRIRE, puis CARACTERISER, QUITTER 2 fois, puis répondre oui à la question : voulezvous sauvegarder). Aller ensuite dans INITIALISER et répondre « oui » pour le régime permanent et choisir une période et demie de visualisation. Aller dans SIMULER et enfin EXPLOITER et sortir les courbes, pour = 36° : o le courant i(t) o le spectre du courant i(t) avec 10 raies. o la puissance dans la résistance. o La tension aux bornes de T1. Imprimer les courbes par « Fichier » et « Print ». II.3 Gradateur triphasé : simulation On utilisera le logiciel CIRCUIT pour simuler le circuit du paragraphe I.2. Le fichier s‘appelle ESSAI_PASCAL. Tous les réglages sont faits : il ne reste plus qu’à rentrer les différentes dates d’amorçage des 6 thyristors. La procédure est la même que dans le gradateur monophasé. Rentrer les valeurs des dates d’amorçage des les différents thyristors pour avoir = 120°, en sachant que l’alimentation 1 correspond à v1, l’alimentation 2 à v2 et l’alimentation 3 à v3. Tracer les courbes donnant j1 (dans R12), j2 (dans R11) et j3 (dans R10). Les comparer à la théorie et conclure. Tracer les courbes donnant i1 (dans v1 ), i2 (dans v2) et i3 (dans v3). Tracer les courbes donnant i1, j1 et j3. Vérifier que la loi des nœuds s’applique bien. Noter, sous le diagramme, les thyristors qui conduisent à chaque instant. Tracer le spectre de i1 (avec 20 raies). Refaire le même travail pour avoir = 30°. Comparer les deux spectres de i1. Justifier les différences. STS ELECTROTECHNIQUE Essai N°2 Page 3/5 ANNEXE 1 T1 ; T’1 T2 ; T’2 T3 ; T’3 NOMS : STS ELECTROTECHNIQUE Essai N°2 Page 4/5 ANNEXE 2 STS ELECTROTECHNIQUE Essai N°2 Page 5/5
