energie electrique M2.1

40h –2 ECTS –10 UF :
Transformateur
Redresseur
Hacheur série
Machines à courant continu
Décrire la conversion de puissance réalisée par un transformateur en précisant les
relations entre les grandeurs d’entrée et de sortie.
Mesurer le rapport de transformation.
Symboles
Principe
Vidéo Animation transformateur
Il conserve la fréquence du signal d'entrée mais il modifie l'amplitude de sa tension et
l'intensité de son courant.
L'entrée est appelé PRIMAIRE et
la sortie est appelé SECONDAIRE
Plaque signalétique
http://www.rmefrance.com/transformateur-modulaire.html
Ex : 220 / 24v - 50 HZ - 1 k VA
tensions nominales primaire et secondaire – fréquence utilisation – puissance apparente
Rapport de transformation
m=
U2v
U1
=
N2
N1
=
I1
= constante
I2
ici on a : m = 24 / 220 = 0,109
avec m < 1 : abaisseur de tension : distribution , utilisation, ....
m= 1 : transformateur de mesure ou d'isolation
m > 1 : élévateur : Transport ou Production
les différentes pertes dans un transformateur :
* pertes fer : par Hysteresis ou courant de Foucault
=>pour réduire l'Hystérésis : il faut des tôles de bonne qualité
=> pour réduire les courants de Foucault on feuillette le circuit magnétique
* pertes Joule : c'est l'échauffement dans les fils primaire et secondaire du au
passage du courant
* avec l'essai à vide : on détermine les pertes dans le fer nominale + un peu de
pertes Joule dans le primaire. Les pertes « fer » sont fonction de la tension et de la
fréquence ;
or U1v = U1n et fv =fn donc on a bien les pertes « fer » nominales
Pour la culture scientifique
*avec essai en court circuit : on détermine les
éléments du modèle équivalent de thévenin
P1cc = Rs. I2cc2 d'où Rs
Zs = m.U1cc /I2cc d'où Zs
Xs =
Zs2 - Rs2
Equation interne :
d'où Xs
E = 4,44 . Bmax .N . S . f
Pour la culture scientifique
Détermination d'un point de fonctionnement à partir du modèle équivalent:
m.U1 = E2 et
E2 - RS.I2 - Xs.I2. j = U2
Rendement :
 = P2 / ( P2 +  des pertes ) = P2 / P1
avec P2 = U2 . I2 . cos(2)
La Distribution
Électrique et
les transformateurs
Voir TPs « redressement »
Décrire la conversion de puissance réalisée par un redresseur en précisant les relations entre les grandeurs d’entrée et de sortie.
P
R
O
G
Identifier la nature du convertisseur à partir du schéma structurel ou du chronogramme de la tension de sortie (pont de diodes,
pont mixte et pont tout thyristor).
Exploiter l’oscillogramme de la tension de sortie afin de déterminer le retard à l’amorçage.
Mettre en évidence l’influence d’une bobine sur l’ondulation du courant.
Relever les harmoniques des tension et courant en sortie d’un redresseur.
Déterminer expérimentalement la relation entre la vitesse de rotation du moteur alimenté et le retard à l’amorçage des
interrupteurs.
P
R
O
G
Décrire la conversion de puissance réalisée par une machine à courant continu en précisant les relations entre les
grandeurs d’entrée et de sortie.
Exploiter le modèle électrique équivalent de l’induit en régime permanent.
Établir le bilan des puissances et calculer le rendement.
Relever la caractéristique mécanique T u = f(W).
Vidéo : machine à courant continu
Animation : Principe MCC
Puissance
Electrique
Simulation avec Psim
Puissance
MCC
Mécanique
Le rotor : induit
Le stator : inducteur
.N
Equation Electrique : U = E + R.I
Bilan de puissance de la M.C.C
Bilan de puissance de la M.C.C
Point de fonctionnement d’une MCC
Tu
Plusieurs dimensions possibles
Beaucoup de domaines d’applications
Facile à mettre en œuvre
Bon marché
De la micro application
Jusqu’à
La traction électrique
Voir TP Hacheur Série
Décrire la conversion de puissance réalisée par un hacheur en précisant les relations entre les
grandeurs d’entrée et de sortie.
Identifier la nature du convertisseur à partir du schéma structurel ou du chronogramme de la tension de sortie.
P
R
O
G
Exploiter les chronogrammes de la tension et l’intensité du courant disponibles en sortie d’un hacheur afin de
déterminer :
- le rapport cyclique,
-l’ondulation de courant.
Relever les harmoniques de la tension et du courant en sortie d’un hacheur.
Mettre en évidence l’influence d’une bobine sur l’ondulation du courant.
Déterminer expérimentalement la relation entre la vitesse de rotation du moteur alimenté et le rapport cyclique.
Animation geogebra sur le hacheur série
Uch
E
Uch
E
E
E
t
t
T
T
Bloc fonctionnel :
E
Tension moyenne :
Uch

Simulation hacheur série psim
pointofix
< Uch > = E
Hacheur série de tension
Ondulation du courant de sortie :
i = imax - imin =
(1 - ) . E
L.f
Attention il arrive que l’on définisse aussi l’ondulation du courant par
i = imax - imin
rapport à sa valeur moyenne et dans ce cas là on a :
Influence de L sur l’ondulation du courant :
L = 0,1 H
Simulation hacheur série psim
L = 0,7 H
pointofix
Exploitation d’un chronogramme :
pointofix
Sonde de courant 1V/A
Sonde de tension : gain 1
Bonus : Hacheur quatre quadrants
Réversible en courant et en tension
LES EXERCICES