fichier Word ® 438 Ko

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 > 0 et ig
vth = 0 et ith > 0
ith
vth
ith
vth
Condition de blocage :
ith = 0 ou vth < 0
Thyristor bloqué :
ith = 0 et vth < 0
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)
Vmax
34
t(s)
t0
T/2 T/2+t0
t(s)
T
t0
T/2 T/2+t0
T
-Vmax
u(V)
u(V)
30
Vmax
t(s)
t0
ig1(A)
T/2 T/2+t0
T
t(s)
ig1(A)
t0
T/2 T/2+t0
T
t(s)
t0
ig2(A)
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
Vmax
R
1
t0
T/2 T/2+t0
T
t(s)
ith1(A)
t0
T/2 T/2+t0
T
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
Vmax
R
1
t(s)
id1(A)
t(s)
Vmax
R
1
t(s)
is(A)
t(s)
Vmax
R
1
t(s)
t0
T/2 T/2+t0
t(s)
T
-Vmax
R
Thyristors
TH1
TH2
Thyristors
TH1
TH2
Diodes
D2
D1
Diodes
D2
D1
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(°)
<u>(V)
0
20
40
60
80
100 120 140
19,
18,
17,
14,
11,
10,
3
7
0
3
5
0
8,0
5,0
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)
34
et de i(t) pour différentes valeurs de L.
réponse :
t(s)
t0
T/2 T/2+t0
T
u(V)
30
t(s)
i(A)
t0
T/2 T/2+t0
T
0,250
Q4-Que peut-on dire du courant i lorsque
L devient grande ?
L=0,2H
réponse :
i(A)
t0
T/2 T/2+t0
t(s)
T
0,180
Le
courant
est
lissé
et
non
nul :
la
0,050
L=0,5H
conduction est ininterrompue ou continue.
i(A)
t0
0,150
Redressement commandé par pont mixte : 0,100
Page 6 sur 11
T/2 T/2+t0
t(s)
T
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
TH2
uL
A
Réseau
230V
continu M. Court-circuiter la génératrice à
L
vth 1
TH1
v
u
B
courant continu.
D2
D1
id 1
Régler L=1,4H et 0 = 60°.
M
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)
Vmax
34
t(s)
t0
T/2 T/2+t0
t(s)
T
t0
T/2 T/2+t0
T
-Vmax
u(V)
u(V)
30
Vmax
t(s)
ig1(A)
t0
T/2 T/2+t0
T
t0
T/2 T/2+t0
T
t(s)
ig1(A)
t0
T/2 T/2+t0
T
t0
T/2 T/2+t0
T
t(s)
ig2(A)
t(s)
ig2(A)
t(s)
i(A)
0,25
0,20
t0
T/2 T/2+t0
t(s)
i(A)
T
I
t0
T/2 T/2+t0
T
t(s)
ith1(A)
0,25
0,20
t0
T/2 T/2+t0
T
t0
T/2 T/2+t0
T
t(s)
ith1(A)
I
t0
T/2 T/2+t0
T
t0
T/2 T/2+t0
T
t0
T/2 T/2+t0
T
t0
T/2 T/2+t0
T
t(s)
id1(A)
0,25
0,20
t(s)
id1(A)
I
t(s)
is(A)
0,25
t0
T/2 T/2+t0
t(s)
is(A)
T
I
t(s)
t0
T/2 T/2+t0
t(s)
T
-0,25
-I
Redressement commandé par pont
mixte : Page 8 sur 11
Thyristors
Thyristors
TH2
TH1
TH2
TH2
TH1
TH2
Diodes
D2
D1
Diodes
D2
D1
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
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
ith1 = 0
id1 = i = I
Redressement commandé par pont mixte : Page 11 sur 11