TD REDRESSEMENT COMMANDE - La physique appliquée en STI

TD REDRESSEMENT COMMANDE I. Exercice 1 :
Au secondaire d'un transformateur est branché un pont mixte qui alimente un
moteur à courant continu et à aimants permanents ( voir figure ci-dessous
).
Inductance de lissage
du courant Induit du moteur
Résistance r de visualisation
du courant
La tension d'alimentation du pont est sinusoïdale u ( t ) = Umax sin (t
Les diodes et les thyristors sont considérés comme des interrupteurs
parfaits. L'inductance est supposée lisser parfaitement le courant ic( t
). 1) Quel type d'appareil, parmi la liste suivante choisiriez-
vous pour mesurer la valeur moyenne Uc moy de uc ( t ) ? Ne donner
qu'une seule réponse.
. ampèremètre magnétoélectrique,
. voltmètre numérique en position DC,
. voltmètre numérique en position AC. On relève les oscillogrammes de la tension redressée uc( t ) et de la
tension aux bornes d'une faible résistance r permettant la visualisation du
courant ic( t ) voir figure ci-dessous Calibre voie 1 : 10V
/ div
Calibre voie 2 : 2OmV
/ div
Base de temps : 2ms /
div
Attention au réglage du
zéro de l'oscilloscope,
il n'est pas au milieu
mais en bas de
l'oscillogramme !!!
2) Indiquer quel point ( parmi les points A, B, C et D de la figure
représentant le schéma électrique du pont redresseur ) est connecté
à chacune des trois entrées Yl ( voie 1 ), Y2 ( vole 2 ) et M (
masse ) de l'oscilloscope.
3) A partir de l'oscillogramme de uc ( t ), déterminer la période de u (
t ) 4) Calculer l'amplitude Umax de u ( t ) 5) Déterminer le retard ( à l'amorçage ainsi que (, l'angle de retard
correspondant. 6) Calculer l'intensité moyenne Imoy de ic( t ) sachant que r = 0,1.(. On sait que pour ce pont mixte la valeur moyenne de la tension uc( t ) est
donnée par la relation :
[pic] 7) Calculer la valeur moyenne Uc.moy de uc( t ) pour ( = ( / 5. 8) Quel est l'intérêt, pour le moteur, de pouvoir faire varier l'angle de
retard ( ? II. La charge de la batterie d'accumulateurs.
Pour recharger la batterie on utilise un montage dont le schéma de
puissance est le suivant :
[pic]
L'inductance de la bobine est suffisante pour que l'intensité du courant IC
soit constante. 9) On règle l'angle de retard à l'amorçage (0 = (/4. Tracer l'allure de
la tension uC
La valeur moyenne de la tension uC est donnée par l'expression :
[pic] où US est la valeur efficace de la tension uS.
on donne Us = 300 V. 10) Déterminer la valeur efficace US de la tension uS. 11) Quel appareil de mesure peut-on utiliser pour mesurer la valeur
efficace de la tension uS ? (Préciser le nom et le type). 12) Déterminer le rapport de transformation du transformateur qui
est connecté au réseau 220 V, 50 Hz. 13) La charge de la batterie dure 8 h. Le courant est constant et a pour
intensité Ic = 20 A ; la tension a pour valeur UB = 300 V. 14) Déterminer l'énergie électrique ( en kWh ) reçue par la batterie lors
de la charge. 15) Le prix du kWh est estimé à 0,35 F. Calculer le prix de la charge ( ce
qui correspond à une autonomie du véhicule d'environ 100 km ).
III. Exercice 3 :
La charge du pont est constituée d'un moteur en série avec une inductance
pure L de valeur suffisante pour que le courant i soit pratiquement
constant.
La tension d'entrée du pont est : [pic]
Les impulsions sur les gâchettes des thyristors sont périodiques et
synchronisées sur le réseau, de façon que l'angle de retard ( par rapport à
la tension u2 soit égal à [pic]rad. 1) Construire la courbe représentative de la tension u aux bornes de la
charge (sortie du pont), et graduer les axes. Quelle est, en secondes,
la période de u ? et en radians? 16) Quels dispositifs peut-on utiliser pour visualiser à l'oscilloscope
l'allure du courant i(t)? 17) Calculer la valeur moyenne de la tension u, donnée par la formule
[pic][pic] 18) Que devient < u > lorsque l'on fait varier ( ? 19) Dans quel but alimente-t-on le moteur par l'intermédiaire d'un
redresseur commandé ? 20) Quel type de voltmètre utilise-t-on pour mesurer ? Et la valeur
efficace U ? IV. Exercice 4 :
Une sonde de courant de sensibilité 100 mV/A est utilisée pour visualiser à
l'oscilloscope le courant ic dans la charge. Simultanément une sonde
différentielle (S.D.) réductrice de rapport 1/20 est utilisée pour
visualiser la tension uc aux bornes de la charge.
L'oscillogramme obtenu est représenté ci-après.
La charge du pont redresseur est constituée de l'induit d'un moteur à
courant continu à excitation séparée et d'une bobine de lissage considérée
comme parfaite.
La force électromotrice E du moteur est proportionnelle à la fréquence de
rotation :
E=0,37n (E en V et n en tr/min).
La résistance de l'induit du moteur est R = 120 m?. [pic]
Calibres : 5 V/div pour les deux voies.
Base de temps : 2 ms/div. 1) Déterminer la valeur efficace U et la fréquence f de la tension
d'alimentation u du pont. 21) Déterminer :
( le retard to à l'amorçage des thyristors,
( la valeur moyenne de la tension uc aux bornes de la charge,
sachant que
= [pic] (? est le retard angulaire à l'amorçage des thyristors).
( la valeur moyenne de l'intensité ic du courant dans la charge,
( la f.é.m E du moteur,
( la fréquence de rotation du moteur. 22) Le moteur fonctionne à couple constant. L'intensité moyenne du
courant dans l'induit garde la valeur déterminée à la question 2. La
fréquence de rotation du moteur doit être réglée à 500 tr/min.
Calculer le retard à l'amorçage [pic] des thyristors. -----------------------
[pic]