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Dpt. de Gnie Electrique
Laboratoire d'lectronique de puissance
ELECTRONIQUE DE PUISSANCE
TRAVAUX PRATIQUES
Par M.O. MAHMOUDI
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Electronique de puissance TP N1
REDRESSEMENT MONOPHASE A DIODES
But: - Visualiser les formes d'ondes redresses et mettre en vidence les rles de la self et de la DRL.
1- Redressement d'une alternance:
D1est conductrice entre 0 et ex:
ud= v ; VD1= 0 ; id+ Q.did/= v/r
avec: Q=L/r ; =wt ; =ArctgQ
exvrifie la relation :
e.sin)=--(sinQ/
exex
Valeurs moyennes:
- Tension redresse :
md
VU =
- Courant redress :r
VI md
=
Tension inverse maximale: VDmax=Vm
2- Redressement avec la DRL :
Malgr l'insertion d'une self, le redressement d'une
alternance est toujours discontinu. Pour liminer les intervalles
courant nul, on shunte le rcepteur par une diode D2(la cathode de
D2est runie celle de D1).
- 0 < < : D1est conductrice et D2est bloqu
id+ Q.did/d= v/r
- < < 2: D2est conductrice et D1est bloque
id+ Q.did/d= 0
La valeur moyenne du courant dans la charge est toujours gale 2.V/r. Le courant idcircule dans D2grce l'nergie accumule dans la self L pendant la conduction de D1, d'o le nom donn la diode D2: "diode de
roue libre".
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Manipulation:
Mesurer d'abord la valeur efficace de la tension simple.
1-Redressement d'une alternance
- Raliser le montage (y compris les appareils de mesure), le rcepteur tant inductif (boite rsistances en
srie avec la bobine noyau dplaable).
- Faire vrifier le montage par l'Enseignant.
- Fixer Id=Idmax =2A en agissant sur r, la self tant court-circuite.
NB: Une fois le rglage est fait, ne plus varier la rsistance.
Visualiser pour les positions du noyau P0et P15(ou autres prciser):
la tension redresse en branchant la sonde de l'oscilloscope sur la charge. Mesurer l'angle d'extinction
ex. Que peut-on conclure?
le courant redress id en branchant la sonde sur la rsistance. La valeur moyenne de id varie-t-elle
lorsque L varie? Pourquoi?
Question thorique
Tracer thoriquement id(t) sur une priode pour: P0, vmesure, Idmax
En dduire exet calculer la valeur moyenne de la tension redresse.Comparer ces rsultats ceux obtenus exprimentalement.
2-Redressement avec DRL
- Brancher la diode D2en reliant la cathode de D2 celle de D1.
- Visualiser le courant idpour les deux positions P0et P15(ou celles que vous avez fixes prcdemment).
La valeur moyenne de idvarie-t-elle lorsque L varie? Pourquoi?
Question thorique
Tracer thoriquement id(t) sur une priode pour: P0, vmesure, Idmax
Calculer sa valeur moyenne.
Comparer ces rsultats ceux obtenus exprimentalement.
On donne: Ln= 20 + 430.exp(-n/8,56) mH
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Electronique de puissance TP N2
REDRESSEMENT TRIPHASE A DIODES
But :
- Visualisation les ondes redresses dans le cas des montages commutation parallle simple et double.
- Etude de l'empitement anodique.
1- Redressement parallle simple:
Le transformateur dlivre des tensions quilibres vjde valeur efficace V telles que:
vj= 2V.Sin(-2(j-1)/3) (j=1,2,3)
La tension redresse udest alors:
ud= vj [aj,aj+2/3]
avec: aj= /6 + 2(j-1)/3
La tension redresse est forme de trois sommets
de sinusodes par priode.
Valeur moyenne de la tension redresse:
Valeur moyenne du courant redress:
R
V17.1
R
dU
d
I ==
Tension inverse aux bornes de D1:
VD1= v1- vj si la diode Djest passante (j=1,2,3)
Do (VD)max= 2,45 V
Chute de tension due l'empitement anodique:
Pendant la commutation d'une paire de diodes, le courant dbite simultanment dans les deux diodes:
celle qui va conduire et celle qui conduisait prcdemment. Cet empitement entrane une diminution lgre de
la tension redresse.
V1.17=V2
63=d
1ja
ja
jv
2
3=Ud
+
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Si xtest la ractance totale ramene au secondaire du transformateur:
dtd IX2
3U
=
L'angle d'empitement vrifie :_ _
1 - Cos= 2/3.xt.Id/V
2- Redressement parallle double:
Dans ce montage, deux diodes montes sur deux phases diffrentes sont passantes: l'anode la plus positive des
anodes (1,2,3) et la cathode la plus ngative des cathodes (1',2',3'). La tension redresse est alors:
ud= ud+- ud-_
La valeur moyenne est Ud= 2,34.V
L'ondulation de la tension redresse est nettement
amliore, son facteur d'ondulation n'est que 7%.
La tension inverse a la mme forme que celle du
montage commutation simple, car la dure de
conduction d'une diode est 2/3.
Manipulation:
Mesurer la valeur efficace de la tension simple V.
1-Montage commutation parallle simple:
Raliser le montage. Un shunt de 10A doit tre plac en srie avec le rcepteur pour la mesure (ou la
visualisation) du courant redress. Le rcepteur est constitu d'une rsistance (en boite) en srie avec une self
curseur dont deux bobines sont mises en srie.
Forme d'ondes:
Afficher un courant moyen de 3 5A et visualiser la forme de la tension redresse et la forme de la tension
inverse.
Noter la valeur moyenne de la tension redresse ainsi que la valeur de la tension inverse maximale aux bornes
d'une diode. Mesurer le facteur d'ondulation k.
Visualiser l'onde du courant redress pour deux positions du noyau de la self P0et P15(ou autres prciser).
Tracer thoriquement l'onde du courant idpour Id=Idmesuret P0.
Empitement anodique:
Pour la position du curseur de la self P0et un courant moyen affich de 10A (ou un peu moins), visualiser la
tension redresse.
Constater l'empitement entre deux diodes (agir sur la base de temps de l'oscilloscope). Relever pour des valeurs
de Idvariant de 10A 0 (5 points), les valeurs de Udet .
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Tracer les caractristiques Ud(Id) et (Id) .Quelles sont vos conclusions ? Donner une valeur de la ractance de fuites xt.
2-Pont de Gratz
Le pont dbite sur un voltmtre ( vide).
- Visualiser la forme de la tension redresse et mesurer sa valeur moyenne. Dterminer le facteur d'ondulation.
- Visualiser la tension redresse dans le cas:
a- une diode est supprime,
b- deux diodes se trouvant sur deux phases diffrentes sont supprimes.
Prciser les valeurs moyennes et retrouver ces formes par la prdtermination.
On donne Ln= 0,86. exp(-n/8,56)+0,04 Henry
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Dpt. Gnie Electrique/Electronique de puissance TP N3
PONT MONOPHASE A THYRISTORS
1- Redressement monophas commutation parallle double:
Une paire de thyristors est en conduction: (Th1,Th2) si u>0,
(Th3,Th4) si u arctg(Q)
La dure de conduction des thyristors est infrieure .* Th1 et Th2 sont passants dans l'intervalle [ex] et l'on a:
U22
=Uavec2
cos+1U=U 0d0dd
cosU22
=U:alorsestredressetensionlamoyennedevaleurLa
]e.
e-1
)-(sin2+)-(sin[
Q+1R
U2=)(i
:seraredresscourantduexpressionl
)+(i=)(i;ddiQ+i=
Ru
d
Q
--
Q-2
d
ddd
d
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* Entre [ex+], le courant dans la charge est nul.
La valeur moyenne de la tension redresse est alors:
Les formes d'ondes de la tension redresse et du courant redress correspondant aux deux modes de conduction
sont donnes par la figure ci-dessous.
La figure ci-contre donne, pour Q=1, l'allure de la valeur moyenne
de la tension redresse en fonction de l'angle damorage .
pour Q=1, =/4
0<
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2. Redressement avec diode de roue libre
Entre [+] u < 0, la DRL est passanteshuntant ainsi la charge, le courant dcrot en exponentielle.
la DRL a pour rle donc d'viter les intervalles courant nul.
La valeur moyenne du courant redress est alors:
MANIPULATION
Mesurer d'abord la valeur efficace de la tension d'alimentation U.
1.Charge rsistive:
- Raliser le montage et connecter le G.I (utiliser les cavaliers), prendre R=RM=100.- Alimenter l'appareillage en prsence de l'Enseignant, et visualiser pour =/2 la tension redresse.- Tracer la valeur moyenne de la tension redresse en fonction de , pour variant entre 0 et .- Tracer la courbe thorique et la comparer la courbe exprimentale. Vos conclusions?
2. Charge inductive:
- Connecter la self Ln (1
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Dpt. Gnie Electrique/Electronique de puissance TP N4
HACHEUR-SERIE A THYRISTORS
I. Fonctionnement sur charge inductive:
Le hacheur-srie est un interrupteur lectronique plac
en srie avec le rcepteur. Il permet de dlivrer au rcepteur
une tension continue dont la valeur moyenne varie avec ladure de conduction du hacheur.
Dsignons par:
la dure de conduction du hacheurT sa priode de hachage
=/T le rapport cyclique (0
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La valeur moyenne du courant dans la charge est Id=.Es/R.
L'ondulation du courant s'exprime par:
On montre que l'ondulation est maximum pour =T/2.L'ondulation du courant est d'autant rduite que la frquence de hachage est leve.
L'augmentation de l'inductance L diminue l'ondulation.
II. Montage pratique:
Le montage pratique (fig. a) est constitu :
- d'une source d'alimentation, compose d'un redresseur diodes et d'un filtre d'entre ayant pour rle de rduire
les ondulations de la tension redresse et du courant.
- d'un hacheur thyristors (fig. b), compos d'un thyristor principal Th1 et d'une cellule d'extinction
blocage en tension (hacheur de Jones): C=8F ; l=75 H.
Les formes d'ondes de la tension aux bornes de la charge et de la tension aux bornes de la capacit de
commutation sont donnes la figure (c).
Le thyristor principal Th1 est dimensionn pour un courant direct rptitif d'intensit maximale:
La diode DRL doit accepter une tension inverse de 2Es.
)e-(1I=I-I-T
minminmax
Figure:(a) Montage pratique, (b) Hacheur de Jones, (c) Formes d'ondes
l
cE+I=I sdTM
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avec tqest le temps de recouvrement, vaut 120 s pour les thyristors SKT 100,12.
III. Manipulation:
Raliser le montage et fixer Es=120 Volts en agissant sur l'alternostat triphas.
Pour =max, rgler le courant dans la charge Id=4A en agissant sur les rsistances.Rgler la frquence de hachage f=100 Hz en agissant sur la frquence du multivibrateur astable.
1. Charge rsistive: (Boite rsistances 10A max)
- Pour =0.5, visualiser les ondes de la tension aux bornes de la charge ainsi que celle aux bornes de la capacitde commutation.
- Reprsenter ces formes sur un mme papier quadrill.
- Reprsenter ces formes d'ondes thoriquement. Justifier le choix de la capacit de commutation et prciser la
valeur maximale du courant traversant le thyristor principal.
2. Charge inductive: (rsistances 10A max + self curseur)
- Visualiser les formes de la tension aux bornes de la charge et du courant pour =0.5 et pour trois positions dunoyau (p.ex: 0,10,20). Noter les valeurs moyennes.
- Tracer la courbe Id() pour une seule position du noyau (p.ex: 10).- Tracer la courbe Id(L) pour = 0.5 et L20< L < L0.- Tracer la courbe Id(f) pour = 0.5, L=L10et 50 Hz < f < 200 Hz.
Expliquer ces rsultats et commenter vos courbes.
Quelles sont vos conclusions ?
On donne : Ln= 40 + 860.exp(-n/8,56)
E
It>C:quetelestcapacitladechoixeL
s
dq