NOM : TP DE PHYSIQUE Date : Redressement commandé par pont mixte BUT DU TP : On se propose l'étude du redressement commandé en pont mixte sur les charges résistive, inductive et active. I- DESCRIPTION C’est un convertisseur de courant alternatif en courant continu unidirectionnel. Il fournit en sortie une tension de valeur moyenne réglable. applications : alimentation et réglage en vitesse du moteur à courant continu... II- THYRISTOR 1)- Schéma équivalent a ith vth ig g k Condition d’amorçage : a : anode k : cathode g : gâchette Thyristor passant : vth …… et ig ….. vth …… et ith …. ith vth ith vth Condition de blocage : ith ….. ou vth ….. Thyristor bloqué : ith …... et vth ….. 2)- Synchronisation au réseau On appelle t0 le retard à l’amorçage du thyristor. Réseau t(s) t0 T/2 T/2+t0 On appelle 0 = t0 l’angle de retard à l’amorçage du thyristor. T ig(A) t(s) t0 T/2 T/2+t0 Redressement commandé par pont mixte : Page 1 sur 11 T La durée de maintient du courant de gâchette dépend de la charge (surtout si elle est inductive). On préfère envoyer un train d’impulsions sur la gâchette pour assurer l’amorçage du thyristor. III- i CHARGE RESISTIVE Respecter les règles de sécurité. ith 1 1)- Montage is Réseau 230V vth 1 TH1 TH2 A v R u B D1 D2 id 1 2)- Manipulation On prendra le transformateur abaisseur de tension (220/24V), régler le rhéostat à R=33 à l’aide l'ohmmètre. Câbler le pont mixte en respectant les règles de sécurité. Conseil : placer une sonde isolatrice en voie A de l'oscilloscope pour visualiser v(t) et utiliser la voie B pour les autres signaux. Visualiser v(t) et u(t). Régler 0 = 60° (méthode des 9 carreaux). Q1-Relever les oscillogrammes de v(t), u(t), i(t), ith1(t), id1(t) et is(t). Indiquer quels sont les éléments passants. Expérience Théorie Redressement commandé par pont mixte : Page 2 sur 11 v(V) v(V) t(s) t0 T/2 T/2+t0 t(s) T t0 u(V) T/2 T/2+t0 T u(V) t(s) ig1(A) t0 T/2 T/2+t0 T t(s) ig1(A) t0 T/2 T/2+t0 T t(s) ig2(A) t0 T/2 T/2+t0 T t(s) ig2(A) t0 T/2 T/2+t0 T t(s) i(A) t0 T/2 T/2+t0 t(s) i(A) T t0 T/2 T/2+t0 T t(s) ith1(A) t0 T/2 T/2+t0 T id1(A) t0 T/2 T/2+t0 T is(A) t0 T/2 T/2+t0 T t0 T/2 T/2+t0 T t(s) ith1(A) t0 T/2 T/2+t0 T id1(A) t0 T/2 T/2+t0 T is(A) t0 T/2 T/2+t0 T t0 T/2 T/2+t0 T t(s) t(s) t(s) t(s) t(s) t(s) Thyristors Thyristors Diodes Diodes Redressement commandé par pont mixte : Page 3 sur 11 3)- Analyse du fonctionnement <partie faite par le professeur> Intervalle de temps : 0 < t < t0 i v(t)=Vmaxsin(t) ith 1 v > 0 ; v = vA – vB vA > vB D2 et TH1 pourraient conduire mais TH1 n’est pas is TH1 vth 1 TH2 A v amorcé avant l’instant t0. R u R u R u R u B D2 D1 u= 0 id 1 i = ith1 = id1 = is = 0 i Intervalle de temps : t0 < t < T/2 v > 0 ; v = vA – vB vA > vB ith 1 is D2 et TH1 conduisent dès l’amorçage de TH1 ; TH1 vth 1 TH2 A v D1 et TH2 sont bloqués B D2 D1 u= v id 1 i = u = v = is R R ith2 = id1 = 0 i Intervalle de temps : T/2 < t < T/2+t0 v < 0 ; v = vA – vB vA < vB D1 et TH2 pourraient conduire mais TH2 n’est pas ith 1 is TH1 vth 1 TH2 A amorcé avant T/2+t0 ; v D2 et TH1 se bloquent de façon naturelle B D2 D1 id 1 u= 0 i = ith1 = id1 = is = 0 Intervalle de temps : T/2+t0 < t < T v < 0 ; v = vA – vB vA < vB D1 et TH2 conduisent dès l’amorçage de TH2 ; i ith 1 is D2 et TH1 sont bloqués TH1 vth 1 TH2 A v B u= – v D1 id 1 i = u = – v = – is R R ith1 = id2 = 0 Redressement commandé par pont mixte : Page 4 sur 11 D2 4)- Valeur moyenne de la tension u(t) Placer un voltmètre aux bornes de la charge. Q2-Faire varier l'angle d'amorçage 0 et relever <u>. <u>(V) 20 Tracer le graphe <u>(0). réponse : 10 0(°) 0 20 40 60 80 100 120 140 <u>(V) 0(°) 0 Redressement commandé par pont mixte : Page 5 sur 11 90 180 5)- Calcul de la valeur moyenne de la tension u(t) <partie faite par le professeur> u est périodique de période T’ = T/2 u(V) sur [0 ; t0 ] ; u = 0 Vmax sur [t0 ; T/2] ; u = Vmax sin t t(s) t0 T ’ T/2 T/2+t0 On montre que T <u> = 2.Vmax ( 1 + cos 0 ) 2 AN : <u> = 2. 2.24 ( 1 + cos 60 ) = 16,2 V 2 Exercice : faire la démonstration par le calcul intégral. IV- CHARGE INDUCTIVE 1)- Montage Régler R=100 à l'ohmmètre. Placer en série avec R, la bobine d'inductance variable L. 2)- Manipulation Régler à nouveau 0 = 60° et L=0,2H. Q3-Relever les oscillogrammes de v(t), u(t) v(V) et de i(t) pour différentes valeurs de L. réponse : t(s) t0 T/2 T/2+t0 T u(V) t(s) i(A) t0 T/2 T/2+t0 T Q4-Que peut-on dire du courant i lorsque L devient grande ? L=0,2H réponse : Le courant i(A) est lissé et non nul : t0 la T/2 T/2+t0 t(s) T L=0,5H conduction est ininterrompue ou continue. i(A) t0 T/2 T/2+t0 t(s) TT Redressement commandé par pont mixte : Page 6 sur 11 L=1,0H t0 T/2 T/2+t0 t(s) T Q5-Qu'observe-t-on lorsque L est faible ? réponse : Le courant dans la charge s’annule : la conduction est interrompue Redressement commandé par pont mixte : Page 7 sur 11 V- CHARGE ACTIVE i 1)- Montage ith 1 2)- Manipulation is Supprimer R et insérer le moteur à courant Réseau 230V continu M. Court-circuiter L vth 1 TH1 TH2 uL A v u B la génératrice à courant D2 D1 id 1 continu. M Régler L=1,4H et 0 = 60°. Q6-Relever les oscillogrammes de v(t), u(t), i(t), ith1(t), id1(t) et is(t). Indiquer quels sont les éléments passants. réponse : Expérience Théorie v(V) v(V) t(s) t0 T/2 T/2+t0 t(s) T t0 u(V) T/2 T/2+t0 T u(V) t(s) t0 ig1(A) T/2 T/2+t0 T t(s) ig1(A) t0 T/2 T/2+t0 T t(s) ig2(A) t0 T/2 T/2+t0 T t0 T/2 T/2+t0 T t(s) ig2(A) t0 T/2 T/2+t0 T t0 T/2 T/2+t0 T t(s) i(A) t(s) i(A) t(s) ith1(A) t0 T/2 T/2+t0 t(s) ith1(A) T t0 T/2 T/2+t0 T t(s) id1(A) t0 T/2 T/2+t0 T is(A) t0 T/2 T/2+t0 T t0 T/2 T/2+t0 T t(s) id1(A) t0 T/2 T/2+t0 T is(A) t0 T/2 T/2+t0 T t0 T/2 T/2+t0 T t(s) t(s) t(s) t(s) Redressement commandé par pont mixte : Page 8 sur 11 Thyristors Thyristors Diodes Diodes Redressement commandé par pont mixte : Page 9 sur 11 3)- Analyse du fonctionnement <partie faite par le professeur> Hypothèses : on suppose : D1 et TH2 passants quand t<0 : le courant ininterrompu et constant i=I=Cte Intervalle de temps : 0 < t < t0 v(t)=Vmaxsin(t) ; v > 0 ; v = vA – vB vA > vB D2 conduit et bloque D1 i TH1 pourraît conduire mais comme il n’est pas amorcé, TH2 est toujours passant (continuité du courant dans la charge) ith 1 is TH1 vth 1 TH2 L uL A R v uR u B u= 0 ith1 = id1 = is = 0 Phase de roue libre E D2 D1 id 1 i = I i ith 1 Intervalle de temps : t0 < t < T/2 is v > 0 ; v = vA – vB vA > vB TH1 vth 1 TH2 L uL A D2 est passante et D1 bloquée R v TH1 conduit bloquant ainsi TH2 uR u B E D2 D1 id 1 u= v>0 i = ith1 = is = I id1 = 0 i ith 1 Intervalle de temps : T/2 < t < T/2+t0 v < 0 ; v = vA – vB vA < vB is TH1 vth 1 uL A D1 conduit et bloque D2 R v TH2 pourraît conduire mais comme il n’est pas amorcé, TH1 est toujours TH2 L passant (continuité uR u B du courant dans la charge) E D2 D1 id 1 u= 0 i = ith1 = id1 = I Phase de roue libre is = 0 i ith 1 is Redressement commandé par pont mixte : Page 10 sur 11 TH1 vth 1 TH2 L uL A R v uR B D1 id 1 D2 E u Intervalle de temps : T/2+t0 < t < T v < 0 ; v = vA – vB vA < vB D1 est passante et D2 bloquée TH2 conduit bloquant ainsi TH1 u= – v>0 is = – i = – I Redressement commandé par pont mixte : Page 11 sur 11