Essai de systèmes N°2

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 :
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
tVtv ..100sin.2.
1
.
 Représenter, sur un diagramme de Fresnel, les tensions simples et composées. En déduire qu’on
peut écrire
tUtu ..100cos.2.
32
avec
3.VU 
.
 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.
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v1(t)
u32(t)
2
1
3
N
R
v (t) = v(t)
u(t)
i(t)
T1
T'1
1
N
1

 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
de retard à l’amorçage . On démontre que
.22sin
1.  R
V
I
avec  en radian (sinon,
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.
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° .
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R
R
R
u12
u23
u31
j1
j2
j3
u1
i1
i2
i3
N
1
2
3
T3
T'3
T'2
T'1
T1
T2
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)

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 : voulez-
vous 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.
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ANNEXE 1
T1 ; T’1
T2 ; T’2
T3 ; T’3
NOMS :
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ANNEXE 2
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