ANNEXE : Comparaison expérience-théorie

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1 ANNEXE : Comparaison expérience-théorie A. Montage, mesures et modélisation. Schéma :. Le schéma du montage utilisé pour les mesures est le suivant : Un variac règle la tension de fonctionnement, il est suivi d un transformateur d isolement. Puis on trouve un montage de redressement mono-alternance classique. On mesure à l oscilloscope le courant dans la diode (transformateur Pearson) ainsi que la tension à ses bornes. On mesure également la tension et le courant de sortie. Un condensateur peut être placé aux bornes de la diode.

2 Composants et valeurs :. V alim = 95 V (tension de sortie). Courant de sortie : 23 ma. Résistance de charge : 4130 Ω (7 éléments de 30 kω en parallèle). P = 2,3 W. Diode : un élément du pont KBPC 3510 (1000 V 35 A) Capacité de la diode : 300 pf à -4V ; 400 pf à 0V Condensateur de filtrage : 220 µf Condensateur aux bornes de la diode : 0 ; 22 nf ; 47 nf ; 120 nf ; 240 nf. (Valeurs exactes : 24,2 44,1 118,9 248,9 nf) La mesure de l inductance de fuite équivalente (vue du secondaire, primaire court-circuité) : L éq = 3,903 mh Fréquence de résonnance : 50 khz Capacité parasite : 2,6 nf Modèle :.(fichier : Amortissement transitoire bis). 1 : On commence par modéliser la charge du condensateur de filtrage en considérant que la diode a une caractéristique simplifiée (tension de seuil nulle), et que le circuit est constitué d une inductance et d une résistance série. La résolution est simple, basée sur un développement limité du courant, de forme parabolique. On choisit une valeur de la tension max de sortie (V2) que l on ajuste (par solveur) pour obtenir la même valeur de quantité d électricité passant dans la diode calculée de deux façons (intégration du courant et variation de tension du condensateur). On vérifie que la durée de l impulsion (DT) et la valeur max du courant sont compatibles avec celles mesurées. 2 : On étudie ensuite le comportement au moment du blocage de la diode. On introduit une résistance série supplémentaire r+, ainsi que les capacités parasites du transformateur (Cs), de la diode (Cd) et la capacité extérieure Cex.

3 On calcule tous les paramètres après avoir choisi la constante d intégration wo égale à environ Ldi/dt. La résistance r+ sert à tenir compte des pertes dans le transformateur qui sont plus élevées en haute fréquence.

4 B. Résultats expérimentaux et résultats du modèle. Fig 1 : Condensateur C = 120 nf Mesure : Photo # 9447 Modèle : Hor : 0,5 ms/c - Vert : V= 1V/c I= 100mA/c Valeurs du modèle : L=1,5 mh ; Imax = 0,38 A ; rs = 9,4 Ω ; Coeff vc = 0,967 ; tau = 9µs (temps de recouvrement inverse). wo=1.11 V

5 Fig 2 : Condensateur C = 120 nf Mesure : Photo # 9423 Modèle : Valeurs supplémentaires du modèle : r+ = 20 Ω ;

6 Fig 3 : Condensateur C = 240 nf Mesure : Photo # 9420 Modèle : Valeurs supplémentaires du modèle : r+ = 0 Ω ;

7 Fig 4 : Condensateur C = 47 nf Mesure : Photo # 9430 Modèle : Valeurs supplémentaires du modèle : r+ = 20 Ω ;

8 Fig 5 : Condensateur C = 22 nf Mesure : Photo # 9435 Modèle : Valeurs supplémentaires du modèle : r+ = 40 Ω ;

9 Fig 6 : Condensateur C = 0 nf Mesure : Photo # 9515 Modèle : Valeurs supplémentaires du modèle : r+ = 50 Ω ; On constate que sans condensateur en parallèle sur la diode apparaît du bruit qui correspond à la réception d une onde HF (ici Radio Bleue 864 khz). La diode bloquée ayant une impédance élevée, le circuit se comporte comme une antenne.

10 C. Commentaires et amortissement. On sait que l amortissement des oscillations au moment de l ouverture de la diode est assez bien modélisé par un circuit simple composé de l inductance de fuite du transformateur et des capacités parasites. La question est d évaluer l amplitude de ces oscillations au départ. Le modèle ci-dessus est censé répondre à cette question. On constate que le modèle reproduit qualitativement les mesures. Quantitativement, il y a un accord très raisonnable. Les différences concernent essentiellement l obligation d introduire une résistance série importante à haute fréquence. Mais ce dernier point peut être expliqué par les pertes dans le transformateur. Globalement, on peut donc considérer l accord comme raisonnable. En ajoute ensuite une résistance en parallèle sur la diode (avec un condensateur qui coupe la composante continue), destinée à amortir l oscillation. Les résultats obtenus sont en très bon accord avec l expérience.

11 Fig 7 : Condensateur C = 22 nf Mesure : Photo # 9496 Modèle : Valeurs supplémentaires du modèle : r+ = 40 Ω ; Réseau d amortissement : 120 nf Ω

12 Fig 8 : Condensateur C = 22 nf Mesure : Photo # 9509 Modèle : Valeurs supplémentaires du modèle : r+ = 20 Ω ; Réseau d amortissement : 120 nf Ω

13 Fig 9 : Comparaison entre diverses positions du réseau d amortissement : Condensateur C = 22 nf Mesure : Photo # 9549 : Réseau aux bornes du transfo. Photo # 9551 : Réseau aux bornes de la diode Réseau d amortissement : 120 nf Ω

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