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Redresseur :
Le redressement est l’ une des fonctions de l ‘ électronique de puissance qui correspond à la conversion alternatif – continu. Un montage redresseur comporte :
– Une source monophasée ou polyphasée,
– Des composants redresseurs : diodes ou thyristors
– Un circuit d’utilisation complété le plus souvent par un dispositif de filtrage.
But du redressement :
On souhaite obtenir dans une charge une tension ou un courant pratiquement constant, et ceci à partir d’un réseau alternatif. Il faut donc dans un premier temps, créer dans cette charge un courant unidirectionnel; ceci est possible grâce à l’emploi de composants redresseurs.
Le choix de la tension du côté « continu » nécessite un transformateur dans la plupart des cas; outre ses fonctions d’isolement et d’adaptation de la tension, il a l’ avantage d’ appeler sur le réseau des courants alternatifs, alors qu’ ils ne le sont pas, en général, au secondaire. A la sortie du montage redresseur, la tension présente une ondulation. Si les tensions d’ entrées sont polyphasées équilibrées d’ordre q, l’ ondulation sera une fonction périodique dont la période vaut 2π / m radians ( m est appelé l’ ordre de l’ ondulation ). Selon les montages, m et q peuvent être égaux ou différents.
L’atténuation des ondulations de tension nécessite des condensateurs parallèles avec la charge; celle des ondulations de courant demande une inductance en série. Cette opération constitue le filtrage et est donc le complément du redressement.
Deux cas particuliers importants permettent de connaître facilement l’allure des grandeurs redressées :
-Charge résistive pure : v(t) et i(t) ont même allure.
-Charge inductive pure : i(t) est pratiquement constant; la conduction d’un composant est ininterrompue dans l’intervalle T / q qui lui revient.
On distingue :
-La commutation naturelle où l’ordre de succession des composants conducteurs est fixé par les sources, ou par la charge.
-La commutation forcée où les composants et des circuits complexes provoquent le blocage d’un redresseur et la conduction d’un autre à la suite d’un régime transitoire.
Alimentation d’un moteur à courant continu15 par un redresseur triphasé en pont à thyristors
Montage en pont triphasé :
Déduction du montage en pont triphasé :
Le montage le plus utilisé aujourd’hui est le montage en pont triphasé. Nous allons déduire ce montage de la mise en série de deux convertisseurs de courant en montage étoile triphasé.
En connectant en série deux convertisseurs de courant en montage étoile triphasé identique où ud1 = ud2 ( Fig 3.2.a ), la tension continue ud est doublée et l’indice de pulsation reste égal à 3 ( Fig 3-2.a ). Ce montage possède donc deux groupes de commutation en série.
Il est possible d’inverser les thyristors du deuxième groupe de commutation ( Fig 3-3.a ). Dans ce cas, le thyristor qui conduit est connecté à la tension la plus négative, pour autant que ce thyristor ait été allumé. La tension continue ud2 devient négative, ce qui implique de changer les connections entre les deux groupes de commutation. La valeur moyenne de la tension continue ud est de nouveau doublée par rapport à celle d’un montage étoile triphasé. L’indice de pulsation p est maintenant égal à six parce que les secteurs des tensions sinusoïdales qui composent ud2 sont déphasés de 180 degrés par rapport à ceux qui composent ud1 .
Les tensions alternatives des deux groupes de commutations ont le même point neutre. Il est donc possible de supprimer la deuxième série d’enroulements secondaires et de connecter les thyristors du deuxième groupe de commutation
Alimentation d’un moteur à courant continu19 par un redresseur triphasé en pont à thyristors directement aux enroulements secondaires du dernier groupe de commutation (Fig 3-4.a). L’ allure de la tension continue ud est identique à celle du cas représenté à la figure 3-3.b
Schéma de montage :
Alimentation d’un moteur à courant continu21 par un redresseur triphasé en pont à thyristors Généralement, le schéma d’un montage en pont triphasé est représenté de la manière illustrée à la figure ( 3-5 ). Le transformateur n’est pas indiqué, parce qu’on peut connecter le montage en pont directement au réseau triphasé. On doit prévoir un transformateur, seulement dans le cas d’une séparation galvanique ou pour transformer la tension du réseau en une autre tension, selon la tension continue désirée. Parfois, il s’avère indispensable de prévoir des bobines d’induction, appelées selfs de commutation dans les trois phases d’alimentations, afin de réduire les répercutions de la commutation sur le réseau d’alimentation.
Le montage en pont triphasé comprend trois branches, possédant chacune deux thyristors en série. Entre ces deux thyristors, on connecte une phase d’alimentation. Les cathodes des thyristors inférieurs T1, T2 et T3 sont reliées ensemble , en formant la borne positive de la tension continue . La borne négative correspond à la connexion des anodes des thyristors supérieurs T’1, T’2 et T’3. Les tensions u1, u 2 et u3 sont les tensions simples du réseau d’alimentation triphasée, mesurées par rapport au point neutre N de ce réseau alternatif .
Fonctionnement :
La figure ( 3-6 ) indique l’allure de la tension continue u d et la durée de conduction du courant pour chaque thyristor, ainsi que l’allure des courants i1, i 2, i3 dans les trois phases d’alimentation.
On obtient la tension ud en composant deux tensions partielles ud1 et ud2 correspondant aux tensions de chaque groupe de commutation ( voir figure 3-5 ) où ud1 est mesurée entre la borne positive et le point neutre N du réseau d’alimentation et ud2 entre la borne négative et le même point neutre. On a donc : u d = ud1 – ud2 (3-1)[1]
La tension partielle ud1 se compose de secteurs sinusoïdaux des tensions simples u1, u 2 et u3 en correspondance avec la conduction des thyristors T1, T2 et T3 ( voir figure 3-6). La tension continue ud1 a la même allure que celle d’un convertisseur de courant en montage étoile triphasé . Le thyristor conduisant est toujours connecté à la tension d ‘alimentation la plus positive à condition qu’il ait reçu une impulsion d’ allumage . L’instant d’allumage est fixé par l’angle de retard d’allumage α, qui est de nouveau mesuré à partir de l’intersection de deux tensions simples positives .
La tension partielle ud2 du deuxième groupe de commutation est composée de secteurs sinusoïdaux des tensions simples u1, u 2 et u3 en correspondance
Alimentation d’un moteur à courant continu23 par un redresseur triphasé en pont à thyristors avec la conduction des thyristors T’1, T’2 et T’3. Dans ce cas, le thyristor conduisant est connecté à la tension d’alimentation la plus négative à condition qu’il ait reçu une impulsion d’allumage. L’instant d’allumage est fixé de nouveau par l’angle de retard d’allumage α qui est maintenant mesuré à partir de l’intersection de deux tensions simples négatives.
La tension continue totale u d est donnée par la différence entre ud1 et ud2 (voir équation 3.1). L’allure de u d est aussi représentée à la figure ( 3.6 ). Elle est composée de secteurs de tensions d’un système hexaphasé. On peut aussi construire la tension u d à partir de ce système de tension qui se base sur les tensions composées des tensions d’alimentation.
La valeur de crête de la tension continue u d est égale à 2 U, où U est la valeur efficace de la tension composée alimentant le montage en pont triphasé.
Le courant Id circule dans le premier groupe de commutation alternativement par les thyristors T1, T2 et T3 et dans le deuxième groupe de commutation par les thyristors T’ 1, T’2 et T’3. La durée de conduction correspond
à ωt = 120° = 2π/ 3. Comme il découle de la figure ( 3.6 ), la séquence d’allumage des thyristors dans le pont complet est T1, T’3, T2, T’1, T 3,T’ 2,T1, et ainsi de suite. On ne doit jamais enclencher en même temps deux thyristors qui se trouvent en série dans la même branche ( par exemple T1 et T’1 ) ceci correspondrait à un court-circuit du convertisseur de courant au côté continu.
Lors du premier enclenchement du pont triphasé, il est indispensable d’appliquer une impulsion d’allumage sur la gâchette d’un des thyristors de ces deux groupes de commutation et plus précisément selon leur séquence de conduction du courant.
Alimentation d’un moteur à courant continu24 par un redresseur triphasé en pont à thyristors
En allumant par exemple pour la première fois le thyristor T1, il faut aussi allumer le thyristor T’2.Sans cette impulsion supplémentaire sur T’2 aucun courant ne peut circuler.
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Table des matières
INTRODUCTION
P REMIERE PARTIE : ETUDES THEORIQUES
I- Electronique de puissance
I.1 Généralités
I.2 Fonctions de l’électronique de puissance
II- Moteur à courant continu à aimants permanents
II.1- Description
II.2- Constitution et principe de fonctionnement
II.2.1- Les bobinages d’induit
II.2.2- Bobinage imbriqué
II.2.3 – Bobinage ondulé
II.3- Symbole
II.4- Schéma de principe
II.4.1- Partie électrique
II.4.2- Partie magnétique
II.4.3 – Partie mécanique
II.5- Equations caractéristiques
II.5.1- Circuit d’induit
II.5.2- Circuit magnétique
II.5.3- Partie mécanique
II.6- Bilan de puissance
II.7- Caracteristiques
II.7.1-Vitesse en fonction de la tension du moteur
II.7.2- Couple moteur en fonction du courant d’induit
II.7.3- Mode de fonctionnement
III- Redresseur
III.1- But du redressement
III.2- Montage en pont triphasé
III.2.1-Déduction du montage en pont triphasé
III.2.2- Schéma de montage
III.2.3-Fonctionnement
III.3- Les grandeurs caracteristiques
III.3.1- Tensions
III.3.2- Courants
III.3.3- Puissance apparente
III.3.4- Puissance moyenne
III.3.5- Facteur de puissance k
III.3.6- Grandeurs caracteristiques en charge
IV- Variation de vitesse d’un moteur à courant continu
IV.1-Variation de la vitesse par la tension d’induit
IV.1.1- Principe
IV.1.2- Caracteristiques
IV.2- Variation de la vitesse par le flux d’induction
IV.2 1– Principe
IV.2.2- Caracteristiques
IV.3- .Combinaison des deux méthodes
IV.4- Cas d’un moteur à aimants permanents
V- Variateurs électroniques de vitesse
VI- Etude de l’ensemble
VI-1- Equipement à vitesse variable pour moteur à courant continu
VI.1.1- Schéma fonctionnel
VI.1.2- Shéma bloc de l’ensemble
VI.1.3- Principe de fonctionnement
VI.1.4- Circuit de commande
VI.2- Expression de la vitesse
D EUXIEME PARTIE : ETUDES PRATIQUES
VII- But
VII.1- Thème de manipulation
VII.2- Schéma de montage
VII.3- Conception d’un boîtier didactique
VII.4-Liste des composants
VII.5- Courbes
VII.6- Interprétations des courbes
Impacts environnementaux
CONCLUSION
LISTE DES FIGURES
BIBLIOGRAPHIE
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