= E. I Introduction : II Principe de fonctionnement du hacheur série : Le hacheur série. II.1 Présentation :

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1 CAG I Introducton : e hacheur sére. es hacheurs sont des convertsseurs statques contnu-contnu. Ils permettent, à partr d'une tenson contnue fxe, d'obtenr une tenson contnue de valeur dfférente. Son symbole est : = = II Prncpe de fonctonnement du hacheur sére : II.1 Présentaton : e montage est composé d'une source de tenson contnue fxe, d'un nterrupteur undrectonnel et d'une charge. 'nterrupteur est en fat un transstor qu fonctonne en régme de commutaton c'est-à-dre qu'l se comporte sot comme un nterrupteur fermé, sot comme un nterrupteur ouvert. On commande le transstor par son courant de base B. orsque B =, le transstor est bloqué ; l se comporte comme un nterrupteur ouvert et dans ce cas, la tenson =. orsque B est suffsamment mportant (courant de saturaton), B = B SA, le transstor est saturé ; l se comporte comme un nterrupteur fermé et dans ce cas, la tenson =. C B I B = = C B I B = B SA = e fonctonnement (vor ): 'nterrupteur s'ouvre et se ferme pérodquement. On appelle cette pérode et f = 1 la fréquence de hachage. a durée pendant laquelle l'nterrupteur est fermé s'appelle t F. On défnt le rapport cyclque α par : = t F On peut ans écrre que t F = α. avec 1. Yannck MO e hacheur sére Page 1/6

2 CAG CAG II.2 Analyse du fonctonnement du hacheur sére : Pour t t F, l'nterrupteur est fermé. et pour t B = = B = = Oscllogrammes : α α fermé ouvert fermé ouvert Valeur moyenne de la tenson aux bornes de la charge : =. On mesure la tenson moyenne < > avec un voltmètre numérque poston C ou emarque : a tenson moyenne < > ne dépend pas de la fréquence de hachage f. Yannck MO e hacheur sére Page 2/6

3 III Fonctonnement du hacheur sére almentant une charge,, ' : III.1 Montage : 'nterrupteur est représenté par son symbole normalsé. S. ' est une dode de roue lbre. permet de lsser le courant. On consdère que la fréquence de hachage f est suffsamment mportante pour consdérer que est de forme trangulare. e moteur à courant contnu est modélsé par sa f.é.m. ' en sére avec sa résstance. III.2 Observaton des dfférentes tensons et ntenstés dans le montage : [A] I MAX I mn S [A] α α α Analyse du fonctonnement : Pour t, l'nterrupteur est fermé. la dode est bloquée (nterrupteur ouvert). S Équaton de fonctonnement : = = avec = d et u dt M =.I ' sot : == d dt. '. ' I MAX I mn [A] α Pour t, l'nterrupteur est ouvert. a dode est passante (nterrupteur fermé). S. I MAX I mn ' α fermé ouvert fermé ouvert fermé ouvert Équaton de fonctonnement : = = sot = = d dt. ' Yannck MO e hacheur sére Page 3/6

4 III.3 Grandeurs caractérstques : enson moyenne aux bornes de la charge < > : = d dt. ' d'où = d. ' dt or, on sat que d = et que dt la f.c.é.m ' est constante alors ' = ' et que. =. d'où : =. '= avec 1 emarque : Pour un moteur à courant contnu, la résstance est souvent néglgeable ans que.. a relaton devent alors : '= avec '=K. Cette relaton montre que pour un moteur à courant contnu à exctaton constante (flux constant), l sufft de fare varer la rapport cyclque α pour fare varer la vtesse de rotaton n du moteur. enson effcace aux bornes de la charge : On montre que la tenson effcace aux bornes de la charge a pour expresson U C =. Intensté moyenne <> traversant la charge : orsque l'ntensté est de forme trangulare, l'expresson de l'ntensté moyenne <> est : = I MAX I mn 2 On mesure l'ntensté moyenne <> avec un ampèremètre numérque en poston C ou S l'ntensté est parfatement lssée ( drote ), l'ntensté moyenne <> est égale à l'ntensté effcace I. a dode permet, lorsque l'nterrupteur est ouvert, à la bobne de lbérer l'énerge emmagasnée et ans, d'évter qu'l ne se produse des surtensons aux bornes de l'nterrupteur. Intérêt d'utlser un hacheur sére : e hacheur sére permet de fare varer la vtesse de rotaton des moteurs à courant contnu. Yannck MO e hacheur sére Page 4/6

5 IV xercces : IV.1 xercce n 1 : Un hacheur sére almente un moteur à courant contnu. On utlse un osclloscope b-courbes dont les deux voes sont branchées comme ndqué sur le schéma c-dessous. a résstance r a pour valeur 1 Ω. 'oscllogramme est représenté c-dessous : S 7- étermner la valeur de I MAX : étermner la valeur de I mn : 9- n dédure la valeur du courant moyen <> : Y 1 Voe 1: 2 V/dv Base de temps : Voe 2:,2 V/dv,2 ms/dv r r.. ' Y 2 1- A partr de ce schéma, précser ce que vsualse : la voe 1 de l'osclloscope :... la voe 2 : Quel est l'ntérêt d'utlser une résstance r = 1 Ω? étermner la valeur de la fréquence de hachage f : 4- étermner la valeur du rapport cyclque α : 5- étermner la valeur de la f.e.m. : 6- n dédure la valeur de la tenson moyenne <> : 1- Établr l'expresson de l'équaton de fonctonnement de la charge (on néglgera la tenson r. ) et en dédure l'expresson de < > en foncton de, <> et ' : 11- Pour le moteur à courant contnu consdéré, on consdère que =. n dédure l'expresson de ' en foncton du rapport cyclque et de la f.e.m et en dédure la valeur de '. 12- On admet que pour ce moteur, ' = k.n. 'oscllogramme a été relevé pour une vtesse n = 12 tr/mn. étermner la valeur de k et précser son unté. 13- On désre mantenant que la vtesse de rotaton du moteur sot de n = 16 tr/mn. Calculer la nouvelle valeur de ' n dédure la nouvelle valeur du rapport cyclque α qu'l faut pour obtenr cette vtesse de rotaton. Yannck MO e hacheur sére Page 5/6

6 IV.2 xercce n 2 : Un hacheur sére almente un moteur à courant contnu. On utlse un osclloscope b-courbes dont les deux voes sont branchées comme ndquée sur le schéma c-dessous. a résstance r a pour valeur 1 Ω. S Y 1 1- Que représente?... U r. ' 2- Quel est le rôle de la dode? Quel est le rôle de l'nductance?... r. Y 2 Pour la sute de l'exercce, le montage a les caractérstques suvantes : fréquence de hachage f = 125 z ; U = 12 V ; α =,375 ; l'nductance est suffsamment mportante pour consdéré que le courant est parfatement lssé et = <> = I =,5 A. 4- ans l'oscllogramme c-dessous, représenter en bleu la tenson (voe 1 de l'osclloscope) et l'mage du courant r. (voe 2 de l'osclloscope). Placer auss les nstants α et. < > = V ; <> = ; U C = ; I = P = U C. I = Voe 1: 2 V/dv Base de temps : Voe 2: 1 V/dv 1 ms/dv 6- Pour t, compléter le schéma c-dessous : S = ; U S. ' 7- Pour t, compléter le schéma c-dessous : S = ; U S. ' = ; = ; = ; = ; = V = V = V = V = V = V Yannck MO e hacheur sére Page 6/6