Redresseurs triphasés double alternance

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1 LABORATOIRE Nº4 Redresseurs triphasés double alternance 1. objectifs Étudier le fonctionnement d un pont redresseur triphasé (pont de Graëtz). Tracés les formes d'onde de tension et de courant. Étudier la caractéristique de sortie Vd(θ) pour un montage à thyristors et évaluer les limites de fonctionnements en conduction discontinue et continue. 2. Étude d un redresseur à diodes en pont (réalisation pratique) La figure 1 montre le schéma d un redresseur triphasé en pont, à diodes. La source alternative triphasée Va Vb Vc sera réalisée à l'aide d'un transformateur triphasé en utilisant un couplage triangle étoile (208V ligne-ligne au primaire, 208V ligne-ligne au secondaire). Va Vb D 1 D 3 D 5 R-L Vc D 2 D 4 D 6 Figure 1 : Redresseur triphasé en pont e transformateur triphasé est constitué de trois transformateurs monophasés. On utilise les enroulements 208V pour le triangle du primaire, et trois enroulements 120V pour l'étoile du secondaire. Il faut vérifier la polarité des transformateurs avant de fermer le triangle au primaire. Pour cela, on commence par réaliser le montage pratique de la figure 2 qui consiste à alimenter le bobinage en étoile (secondaire) et à mesurer la tension avec un voltmètre dans une extrémité du triangle ouvert. Transformateurs Autotransformateur réseau A B V N Figure 2 : Vérification pratique des connexions du transformateur en triangle

2 La somme des tensions du triangle doit être nulle (en théorie). En pratique, on mesure une tension faible (qui est bien inférieure à la tension d une bobine de phase). Si cette condition n est pas satisfaite, il faut inverser des connexions de bobine de phase du triangle jusqu à trouver le bon pointage des enroulements. La réalisation pratique du redresseur est présentée sur la figure 3. On utilise un autotransformateur pour alimenter le primaire des transformateurs connectés en triangle (bobinage 208V). Le secondaire en étoile est connecté au redresseur. La charge est constituée de deux boites de résistances (de 60Ω chacune) qui sont montées en série pour obtenir une résistance totale de 120 Ω. On ajoute deux boites d inductance L (de 20Ω chacune) qui sont aussi montées en série. Transformateurs réseau A Autotransformateur A Boite de montage à diodes D 1 B D 3 D 5 Boites de Résistances R Boites d inductances L B N D 2 D 4 D 6 D R L N Figure 3 : Réalisation pratique du redresseur triphasé à diodes - Installer les équipements de mesure; un multimètre pour mesurer la tension efficace au primaire du transformateur, un multimètre pour mesurer la tension continue aux bornes de la charge, l oscilloscope pour observer le courant dans la charge et la tension v D (t) aux bornes de toute la charge R-L en utilisant des sondes isolées (sonde différentielle de tension et sonde de courant). On évite ainsi des problèmes de masse avec l oscilloscope. - Synchroniser l oscilloscope sur le réseau d alimentation : dans le menu trigger, pour source, sélectionner A line. - Appliquer la tension du réseau sur l autotransformateur et régler la tension efficace à au primaire du transformateur. - Observer la tension du demi-pont supérieur v N (t) et la tension aux bornes de la diode D1 v AKD1 (t). Relever v N (t) et v AKD1 (t) sur une feuille jointe. Expliquez la forme de la tension en indiquant sur vos feuilles les périodes de conduction de D1, D3 et D5.

3 - Observer la tension du demi-pont inférieur v DN (t) et la tension aux bornes de la diode D2 v AKD2 (t). Relever v DN (t) et v AKD2 (t) sur une feuille jointe. Expliquez la forme de la tension en indiquant sur vos feuilles les périodes de conduction de D2, D4 et D6. - Observer la tension aux bornes de charge v D (t) et le courant de charge i(t). Relever v D (t) et i(t) sur une feuille jointe. Relever la forme du courant de phase sur l entrée A du redresseur. Sur vos tracés, vérifier que la relation suivante est bien respectée : V D = V N - V DN Avec le multimètre, vérifier que la tension moyenne aux bornes de la charge respecte l équation suivante : V Dmoy = V Nmoy - V DNmoy Expliquez la forme de la tension aux bornes de la charge en indiquant sur vos feuilles les périodes de conduction de T1 et de D1. Vous pouvez enlever les deux boites d inductances de la charge pour avoir une charge résistive. Vous pouvez ensuite observer les modifications des formes d ondes à l oscilloscope. Pourquoi les formes de tension ne changent pas. Donner vos tracés aux assistants de laboratoire avant de quitter la salle. es tracés vont compter pour l évaluation. 3. Étude d un pont de Graëtz triphasé à thyristors (simulation) Utiliser SimPowerSystems et le fichier disponible conv_3ph.mdl pour simuler le fonctionnement d un redresseur triphasé en pont,à thyristors. 3.1 Redresseur triphasé sur charge résistive: - Régler la résistance de charge à 30Ω. - Observer la tension aux bornes de la charge v(t) et la tension v AKT1 (t) pour diverses valeurs de θ: θ=90 ο, 60 ο, 30 ο, 0 ο. On distingue trois zones de fonctionnement suivant l'allure de i(t): - Régime de conduction discontinue si i(t) reste nul pendant une partie de la période, - Régime de conduction critique si i(t) s'annule en un seul point sur un tiers de période du réseau, - Régime de conduction continue si i(t) ne s'annule jamais. Mettre en évidence les limites de ces trois zones de fonctionnement dans cette expérience. Vérifier qu'il existe une zone de conduction continue même si la charge est purement résistive. Quelles sont les limites de ces zones en fonction de θ? - Observer v(t) et v AKT1 (t) pour deux points de fonctionnement, l'un en conduction continue, l'autre en conduction discontinue.

4 - Mesurer Vd la valeur moyenne de la tension de charge v(t) à l'aide d'un voltmètre pour θ variant de 0 o à 180 o par étapes de 15 degrés. On relève ainsi une caractéristique Vd1(θ). omparer cette caractéristique à celle obtenue avec l expression théorique suivante : 3 Vd ( θ ) = 3.2 Redresseur triphasé sur charge inductive: U LL max π cos( θ ) - Rajouter une inductance de 15 mh en série avec la résistance de charge - Observer la tension aux bornes de la charge v(t) et la tension v AKT1 (t) pour diverses valeurs de θ: θ=90 ο, 60 ο, 30 ο, 0 ο. Faites attention à la forme de la tension au secondaire du transformateur. Elle sert pour la commande des thyristors et leur synchronisation. ependant la forme n est pas parfaitement sinusoïdale et cela peut entraîner des ratés de commutations. Pourquoi cette forme de tension au secondaire du transformateur n est pas toujours sinusoïdale? omment faire pour éviter des ratés de commutation? - Observer les phénomènes de conduction continue, critique et discontinue en faisant varier θ. Relever la valeur de θ correspondant à la conduction critique. v(t) est-elle toujours positive? - Mesurer Vd la valeur moyenne de la tension de charge v(t) à l'aide d'un voltmètre pour θ variant de 0 o à 180 o par étapes de 15 degrés lorsque le redresseur fonctionne correctement (sans raté de commutation. On relève ainsi une caractéristique Vd2(θ). omparer cette caractéristique à celle obtenue avec une charge purement résistive et avec l expression théorique suivante : 3 Vd ( θ ) = U LL max π cos( θ )

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