Gradateurs monophasés et triphasés

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1 MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Gradateurs monophasés et triphasés Plan de l'étude : ) Les gradateurs monophasés : Présentation Sur charge résistive : application à l'éclairage Sur charge R-L : variation de vitesse de moteur Charge inductive : compensation d'énergie réactive ) Les gradateurs triphasés : Différents principes Montages tout thyristors Gradateur en étoile Gradateur en triangle Choix d'un gradateur triphasé Bibliographie : - L'électronique de puissance - Volume La conversion AC-AC C. ROMBAU, G. SEGUIER, R. BAUSIERE, EC&DOC, L'électronique de puissance : les fonctions de base et leurs applications - Cours et exercices résolus, G. SEGUIER, DUNOD, 7eme édition, 998, 44 pages. - Génie électrique. du réseau au convertisseur. apprendre par l exemple, J.-P. COCQUERELLE, éditions ECHNIP. - Norme européenne, Norme française, NF EN 6-3-, er tirage, août 995. hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 47

2 MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Gradateur monophasé sur charge R Schéma de principe : v ( t) V sin( ωt) π ω π f v(t) riac A v (t) r A G R i(t) u(t) v ψ π t ψ π t θωt i t v r t hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 48

3 Le composant RIAC : MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Exemples de réalisations de gradateur Gradateur économique : Gradateur à forte plage de variation : hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 49

4 MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Caractéristiques de transfert ( ψ) ψ sin U eff V eff + en fonction de ψ en : π π psi en P charge P max ψ π + ( ψ) sin π en fonction de ψ en : psi en hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 5

5 MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Fondamental du courant réseau Calcul du fondamental du courant : π avec ω π f 4 π i( t) sin( ωt) dt i( θ) sin( θ) dθ avec θ ωt π ( t) A cos( ωt) + B sin( ωt) i B A π ψ 4 i( θ) cos( θ) dθ π on pose i ( θ ) vs R ( θ) ψ V R sin V cos( ψ) A et R π π ( θ) pour θ [ ψ ; π] B V R ψ π + ( ψ) sin π Valeur efficace : Argument du courant : I I ϕ cos π A Arc tan B ( ψ) ψ sin( ψ) π Puissance réactive : Q V I ( ϕ ) Puissance apparente : S sin + π V S eff IC eff S VS eff Ieff Puissance déformante : S ( P + Q + D ) ( S + ) D + π Facteur de puissance : D V I O I I C eff S eff C eff C eff I I P R I Fp S V I eff I I O C eff hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 5

6 MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Evolution des harmoniques Calcul des harmoniques du courant réseau : i ( t) A cos( n ωt) + B sin( n ωt) n n n V cos( ψ) V cos A R et ( ( k + ) ψ) A k + π π R ( k + ) π V ψ sin( ψ) V sin( ( k + ) ψ) B + R π π et B k + R ( k + ) π Variation des trois premiers harmoniques et du courant efficace en fonction de ψ en degrés : n ( kψ) cos kπ ( kψ) sin + kπ x k+ I I k+ A k+ Bk + V R hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 5

7 MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Gradateur monophasé - Charge R-L Schéma de principe : v S ( t) V sin( ωt) ω π f R Ω L 5 mh π v in riac v K i out R L v out Q Lω Lω,57 ; ϕ arctan 57 ; ψ 7 R R x ( θ) sin( θ ϕ) sin( ψ ϕ) θ>ψ + Q e ( θ ψ) Q hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 53

8 MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Gradateur monophasé / Charge R-L Instant d'annulation du courant pour Q [.5 ; ; ; 5] et ψ 7 : Q. Q Q Q t (en ms) en fonction de Q psi 5 psi 7 4 psi psi ( valable pour t < ψ) ω hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 54

9 MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Etude pour différentes charges Instant d'annulation du courant t (en ms) en fonction de ψ (en ) pour Q [.5 ; ; ; 5] : 3 8 Q 5 6 Q 4 Q Q Uc eff en fonction de ψ (en ) pour Q [.5 ; ; ; 5] : U V C eff S eff π ( ψ) θ ψ sin( θ ) sin( ψ) ( ) x ψ> ϕ hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 55

10 Compensation d'énergie réactive : MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Gradateur monophasé - Charge L V L C Filtres Charge Q variable CR Application à l'interconnexion transmanche : Yves MACHEFER-ASSIN et Louis JULIEN - REE N - juillet 995 hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 56

11 MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Evolution du courant (gradateur + L) ich ( t) cos( ψ) cos( ω t) pour ψ I max Evolution du courant efficace en fonction de ψ en I I L eff eff max ( + ) sin( ψ) + 4cos( ψ) ( ψ) ( π ψ) cos ( ψ) sin π hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 57

12 Spectre du courant de ligne : MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Harmoniques du compensateur Diagramme d'impédance du filtre : G ( f ) log ( Z ) en fonction de la fréquence f total hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 58

13 Montage tout thyristors : MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Les gradateurs triphasés hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 59

14 MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Gradateur en montage mixte hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 6

15 MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Différents couplages des gradateurs Couplage étoile : Couplage triangle : hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 6

16 Groupement triangle : MC-E3 IU de ours Département GEII ième année Comparaison des gradateurs triphasés - Réglage séparé du courant par phase. - Amélioration du facteur de puissance. - Réduction des harmoniques du courant de ligne. - enue en tension et en courant des composants. - Simplicité de la commande. hierry LEQUEU Janvier Fichier : IU-MC-E3-3R.DOC Page 6

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