LIE CNED

Travaux Pratiques
de
Conversion d'Energie
LIE CNED
L. BAGHLI
L. HEYRENT
Année universitaire 2004 / 2005
SOMMAIRE
TP N°1
TRANSFORMATEUR MONOPHASE
TP N°2
REDRESSEMENT TRIPHASÉ NON COMMANDÉ
TP N°3
REDRESSEMENT MONPHASÉ COMMANDÉ
TP N°4
MACHINE A COURANT CONTINU
TP N°5
MACHINE ASYNCHRONE
TP N°6
HACHEUR SERIE
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TP N°1
TRANSFORMATEUR MONOPHASE
I PREPARATION
* Donner le schéma équivalent du transformateur monophasé ramené au secondaire
* Donner la signification des différents éléments du schéma.
* Donner les méthodes (types de mesures ) qui permettent d'obtenir les valeurs de ces
éléments, en justifiant les hypothèses.
II MANIPULATION.
A partir des caractéristiques du transformateur données sur la plaque signalétique
déterminer les courants nominaux (I1n, I2n).
II.1 Essai à vide
* Faire le schéma de montage avec tous les appareils de mesures (choix des
calibres et des types d'appareil).
* Visualiser le courant primaire du transformateur, relever I10, U10, P10 et cosϕ10
(remarques, conclusions ).
* Visualiser le courant d'appel du transformateur à la mise en marche.
* Déterminer les paramètres que l'on peut déduire de cet essai.
II.2 Essai en court-circuit (SOUS TENSION REDUITE)
* Proposer un schéma de montage avec tous les appareils de mesures.
* Alimenter le primaire sous tension réduite telle que I2cc=I2n.
* Déterminer les paramètres que l'on peut déduire de cet essai.
II.3 Essai en charge
Cet essai permet de vérifier la validité de l'approximation de KAPP.
II.3.1 Essai sur charge résistive pure
* Proposer un schéma de montage.
* calculer le rendement directement et par la méthode des pertes
séparées, (remarques, conclusions).
* Tracer la caractéristique de rendement du transformateur en fonction
du courant débité pour cette charge (remarques, conclusions ).
* A partir du diagramme de KAPP, vérifier pour un point de fonctionnement
les résultats obtenus expérimentalement.
II.3.2 Essai sur charge résistive et inductive possédant un cosϕ de 0.8
* Proposer un schéma de montage.
* Refaire les mêmes mesures et vérifications qu'au paragraphe II.3.1.
III CONCLUSIONS
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TP N°2
REDRESSEMENT TRIPHASE NON COMMANDE
I SCHEMA GENERAL
Le redresseur utilisé est un pont double triphasé à diodes, comme le montre le
schéma.
Ic
D1
Ud
D2
D3
I1
U1
Uc
D4
D5
Charge
D6
II PREPARATION
II.1 A l'aide des courbes représentant les tensions simples d'une alimentation triphasée
équilibrée, déterminer les intervalles de conduction des diodes D1 à D6. Tracer les formes
d'onde de Uc(t), Ud(t), Ic(t), Id1(t) et I1(t) dans le cas d'une charge purement résistive.
II.2 Calculer les expressions de Ucmoy, Uceff, Iceff, Id1eff et I1eff et du taux d'ondulation
II.3 Proposer un schéma de montage, en y incluant les différents appareils de
mesure, permettant de mesurer et visualiser ces signaux.
III MANIPULATION.
La source, un transformateur triphasé abaisseur, fourni une tension simple V que vous
mesurerez, on désire obtenir Iceff = 3 A. La charge est une résistance pure.
III.1 Dimensionner la résistance et réaliser le montage.
III.2 Relever les oscillogrammes de V1(t), I1(t), Ud1(t),Id1(t),Uc(t) et Ic(t).
III.3 Vérifier la validité du diagramme de conduction établi dans la préparation.
III.4 Mesurer Ucmoy, Ua ,Iceff, Ideff et I1eff. Calculer le taux d'ondulation. Comparer avec
les valeurs théoriques.
III.5 Visualiser le phénomène d'empiétement de D1 sur D2.
IVCONCLUSIONS.
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TP N°3
REDRESSEMENT MONOPHASE COMMANDE
I SCHEMA GENERAL
Le redresseur utilisé est un pont double monophasé à thyristors, comme le montre
le schéma.
Ic
It
T1
Ut
T2
I1
K
V1
Uc
Charge
Id
T3
T4
D
II PREPARATION
La charge est purement résistive, montrer que K ne joue aucun rôle.
II.1 déterminer les intervalles de conduction des thyristors T1 à T4 pour ψ = 45°.
II.2 Représenter les courbes Ut(t), Uc(t), Ic(t), It(t) et I1(t).
II.3 Déterminer les expressions de Ucmoy, Iceff, Iteff, I1eff en fonction de ψ.
II.4 Dimensionner R pour avoir la valeur maximale de Iceff = 1 A avec V1=48V.
II.5 Proposer un schéma de montage, en y incluant les différents appareils de mesure,
permettant de mesurer et visualiser ces signaux.
III MANIPULATION
III.1 Redressement sur charge résistive.
* Tracer les oscillogrammes de Uc(t),Ut(t),Ic(t),It(t) et I1(t).
* Vérifier les valeurs théoriques prévues.
* Tracer la caractéristique Ucmoy = f (ψ)
II.2 Redressement sur charge RL sans diode de roue libre.
* Relever les oscillogrammes pour ψ = 45°
II.3 Redressement sur charge RL avec diode de roue libre.
* K est maintenant fermé, relever les oscillogrammes pour ψ = 45°.
IV CONCLUSION
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TP N°4
MACHINE A COURANT CONTINU
I SCHEMA GENERAL
I2
I2
I1
Re
Ri
U
Rs
Ri
Machine à exitation separée
U
Machine à exitation série
II PRELIMINAIRE
II.1 Rappeler les équations de fonctionnement des machines à courant continue à
excitation série et séparée.
II.2 En déduire l'allure des courbes Ω=f(U), Γ=f(I2), Ω=f(I1).
III MANIPULATION
* Relever les indications de la plaque signalétique, en déduire les
caractéristiques nominales de la machine.
* Mesurer les résistances des inducteurs série et shunt, et celle de l'induit.
III.1 MOTEUR A EXCITATION SEPAREE
* Le courant I1 est mis en premier et enlevé en dernier,
dire pourquoi.
* Tracer la caractéristique Ω=f(I1), à U constante et couple Γ constant, (par ex :
moteur à vide), pour plusieurs valeurs de U.
* Tracer la caractéristique Ω=f(U) pour diverses valeurs du couple résistant
avec I1 constant.
* Tracer les caractéristiques Γ=f(I2) et Γ=f(Ω) pour diverses valeurs de U avec
I1 constant.
III.2 MOTEUR A EXCITATIONSERIE
*Γ doit exister dès le démarrage,
expliquer pourquoi.
* Tracer les caractéristiques Ω=f(I2), Γ=f(Ω), Γ=f(I2), à U=Unominal ou
Unominal/2.
* Tracer les caractéristiques Ω=f(U), Γ=f(U), Γ=f(Ω), à I=Inominal ou Inominal/2
IV CONCLUSIONS
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TP N°5
MACHINE ASYNCHRONE
I SCHEMA GENERAL
I
Alimentation
variable
Machine
Asynchrone
P Electrique
Γ
Ω
Génératrice
à
Courant Continu
P Mécanique
Résistance
II PRELIMINAIRE
II.1 Rappeler le diagramme de répartition des puissances.
II.2 Relever les indications de la plaque signalétique et en déduire :
* la vitesse de synchronisme,
* le nombre de paire(s) de pôles ,
* le couple nominal,
* le glissement nominal.
II.3 Rappeler le principe des essais à vide et à rotor bloqué.
III MANIPULATION
* Mesurer les résistances statorique et rotorique de la machine à chaud.
III.1 Essai à vide
* Relever le glissement, conclure.
* Relever la puissance et le courant absorbés pour diverses valeurs de la
tension d'alimentation. Vérifier que la vitesse ne change pas durant cet essai.
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* Tracer Pa = f(V2), ôter les pertes Joule statoriques (Pa - PJS= f(V2)). Mettre en
évidence sur la courbe les points à vitesse constante, puis déterminer les pertes
mécaniques.
III.2 Essai à rotor bloqué
* Bloquer mécaniquement le rotor et alimenter le stator sous tension réduite,
telle que I = In
* Relever le courant, la tension d'alimentation, et le facteur de
puissance.
A partir des essais précèdent tracer le cercle de Blondel de la machine asynchrone.
III.3 Essais en charge
* La charge du moteur est constituée d'une génératrice à courant
continu débitant sur une caisse de charge résistive.
* Charger le moteur au point nominal, relever toutes les grandeurs (U, I, S, P,
Q, cosϕ, Γ, Ω). Retrouve t on ce point nominal sur le cercle de Blondel ?
* Charger le moteur, à tension constante, et pour chaque charge relever la
vitesse, le couple, la puissance absorbée.
Tracer les courbes suivantes Γ=f(Ω) et en déduire Γ=f(g), η=f(Γ), conclure
* Faire varier la tension d'alimentation de la machine ♣, à couple utile constant,
et relever la vitesse, conclure.
* Faire varier la tension d'alimentation de la machine ♣, à glissement constant,
et relever le couple.
Tracer les courbes suivantes Γ=f(V2), conclure
IV CONCLUSIONS
♣
Démarrer à vide, charger la machine à 2/3 du nominal puis à partir de ce point effectuer les variations en
surveillant les grandeurs à ne pas dépasser (courants MAS et MCC).
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TP N°6
HACHEUR SERIE
I SCHEMA GENERAL
Ich
L
V
D
T1
Uch
E
R
II PREPARATION
Le transistor T1 conduit et D est bloqué pour 0 < t < ton puis T1 est bloqué et D
conduit pour ton < t < T, T étant la période du signal de commande du transistor.
On note α = ton / T le rapport cycle du hacheur.
Ic est considéré comme pratiquement continue.
La fréquence de commutation f = 1/T sera de 1kHz
Le hacheur à transistor de type MOS alimente un petit moteur à courant continu(f.é.m.
E et résistance R) en série avec une inductance L proche de 10 mH.
1°) Pour α = 0.5, représenter Uch(t),IT1(t) et Id(t).
2°) Exprimer la relation liant Uchmoy, α et V
3°) Proposer un schéma de montage, en y incluant les appareils de mesure, permettant
de mesurer Uchmoy et Ichmoy.
III MANIPULATION
1°) Réaliser le montage, en prenant pour f la valeur demandée en II.
2°) Relever les oscillogrammes de Uch(t), Ich(t), Ut(t), It(t), Id(t) pour α = 0.5.
Conclure.
3°) Relever les courbes Ucmoy = f (α) Ω= f (α) et ∆Ich = f (α) pour un courant Ichmoy
constant. ∆Ich étant l'ondulation du courant de charge.
4°)A T constante observer l'influence de L sur ∆Ic.
A L constante observer l'influence de T sur ∆Ic.
IV CONCLUSIONS
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