T.P. Le redressement commandé : le pont mixte.

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1 I Introdcton : T.P. Le redressement commandé : le pont mxte. Précédemment, nos avons v qe nos povons réalser la converson d'ne tenson alternatve snsoïdale t =U 2sn t en ne tenson contne grâce à l'tlsaton d'n pont tot dodes. La tenson moyenne à la sorte d pont tot dodes a por valer = 2 U MAX avec U MAX =U 2. Ce q sgnfe qe la tenson moyenne ax bornes de la charge a ne valer fxe. S nos volons obtenr ne tenson moyenne varable ax bornes de la charge, l fat tlser n atre type de pont redresser : le pont mxte. Cela permet, entre atre, de povor fare varer la vtesse de rotaton des moters à corant contn de façon assez smple, jste en joant sr la valer moyenne de la tenson ax bornes d moter. Ce pont est constté de dex thyrstors (nterrpter ndrectonnel commandé à la fermetre) et et de dex dodes (nterrpter ndrectonnel) et d'où le nom de pont mxte.. II Fonctonnement d'n thyrstor : II.1 Présentaton : AK K A G TH Por q'n thyrstor se bloqe (nterrpter overt), l sfft qe le corant s'annle o d'applqer ne tenson v AK fortement négatve. On appelle, l'angle d'amorçage d thyrstor. t 0, l'nstant d'amorçage d thyrstor. L'angle o l'nstant d'amorçage est repéré par rapport a passage par zéro de la tenson d'almentaton d pont. Rappel : ne tenson alternatve snsoïdale a por pérode temporelle T pérode anglare 2π rad ( 360 ) G Un thyrstor possède ne anode A et ne cathode K ans q'ne gâchette G. Por q'n thyrstor condse ( nterrpter fermé) : l fat qe la tenson AK 0. et envoyer n corant G dans la gâchette por amorcer le thyrstor. Dès qe ces dex condtons sont remples, le thyrstor condt tant qe le corant q crcle dans le thyrstor de l'anode vers la cathode reste postf. Dès qe le thyrstor entre en condcton, l n'est pls nécessare de fare crcler n corant G dans la gâchette. t 0 π 2π T/2 T ωt (rad) t (s) Yannck MOREL Le pont mxte Page 1/9

2 II.2 Fonctonnement d'n thyrstor sr ne charge résstve : On tlse le montage c-dessos. La charge est ne résstance R. (t) AK (t) G Commande R (t) Le crct de commande permet d'envoyer n corant G dans la gâchette d thyrstor. De 0 à, le thyrstor n'est pas amorcé, l se comporte comme n nterrpter overt et donc, le crct est overt ( (t) =0 ) La tenson ax bornes de la charge est nlle. π 2π On amorce le thyrstor, la tenson AK à ses bornes est postve, l pet entrer en condcton (nterrpter fermé) et le corant (t) pet crcler. G (t) AK (t) La tenson ax bornes de la charge est égale à la tenson d'almentaton. La tenson ax bornes de la charge (t) devent nlle, l'ntensté (t) devent nlle ass. Le thyrstor cesse natrellement de condre et se comporte comme n nterrpter overt. (t) Tant q'on envoe pas de corant dans la gâchette G, le thyrstor contne de se comporter comme n nterrpter overt. La tenson ax bornes de la charge reste nlle par conséqent. Lorsqe la tenson passe par zéro, on envoe n corant dans la gâchette G d thyrstor. La tenson AK ax bornes d thyrstor est postve ; le thyrstor pet entrer en condcton : l se comporte comme n nterrpter fermé et la tenson ax bornes de la résstance R (t) est égale à la tenson d'almentaton. Le thyrstor restera passant tant qe le corant sera postf. Yannck MOREL Le pont mxte Page 2/9

3 II.3 Fonctonnement d'n thyrstor sr ne charge ndctve : On tlse le montage c-dessos. La charge est ne résstance R en sére avec n ndctance L.. (t) AK (t) G Commande L R (t) Le crct de commande permet d'envoyer n corant G dans la gâchette d thyrstor. π 2π (t) CH (t) π ψ Por ωt = : > 0 et v AK > 0 le thyrstor entre en condcton et v AK = 0. La tenson a bornes de la charge RL est (t) =. L'ntensté (t) commence à s'établr svant l'éqaton t L t d R dt Por ωt = π : < 0 et v AK < 0 le thyrstor contne de condre car (t) > 0 et v AK = 0. Por ωt = ψ : (t) s'annle et le thyrstor cesse de condre natrellement. = U R 2sn t Yannck MOREL Le pont mxte Page 3/9

4 III Le pont mxte : III.1 Présentaton d montage : Y 1 TH1 L TH1 TH2 Y 2 D1 D2 R = R. CH D1 D2 Le pont mxte est composé de : dex thyrstors TH1 et TH2 à commnes et de dex dodes D1 et D2 à commnes. Ce pont almente ne charge R,L. L'ndctance L sert à le corant. La voe 1 de l'osclloscope permet de vsalser. La voe 2 de l'osclloscope permet de vsalser. Por tote la ste d TP, on consdère qe les dodes et les thyrstors sont parfats et qe le corant dans la charge est parfatement lssé. Le prncpe de fonctonnement d pont mxte est le svant : Por les thyrstors, dès q'n des dex thyrstors entre en condcton, l bloqe l'atre. Por les dodes, dès q'ne dode entre en condcton, elle bloqe l'atre. Por les thyrstors à commnes, cel q est ssceptble de condre a moment de l'amorçage est cel q à la potentel à le pls élevé. Por les dodes à commnes, celle q est ssceptble de condre est celle q à le potentel à le pls fable. III.2 Observaton des dfférentes tensons et ntenstés dans le montage : Compléter les oscllogrammes de la page 7 / 8. Yannck MOREL Le pont mxte Page 4/9

5 III.3 Analyse d fonctonnement : Por 0 t : Les éléments passant sont. Les éléments bloqés sont. Le pont devent (remplacer les éléments par lers nterrpters correspondants ) et tracer en roge sr le montage le parcors de l'ntensté CH. CH Établr les expressons des tensons : = TH1 TH1 = et TH1 = TH1 TH2 D1 = et D1 = = et TH2 = D1 D2 D2 = et D2 = D1 D2 = Pendant cette phase, c'est la (grâce à l'ndctance L) q almente le pont, on dt qe c'est ne phase de o de. Por t : Les éléments passant sont. Les éléments bloqés sont. Le pont devent (remplacer les éléments par lers nterrpters correspondants ) et tracer en roge sr le montage le parcors de l'ntensté CH. CH Établr les expressons des tensons : = TH1 TH1 = et TH1 = TH1 TH2 D1 = et D1 = = et TH2 = D1 D2 D2 = et D2 = D1 D2 = Pendant cette phase, c'est la q almente le pont, on dt qe c'est ne phase d'. Yannck MOREL Le pont mxte Page 5/9

6 Por t : Les éléments passant sont. Les éléments bloqés sont. Le pont devent (remplacer les éléments par lers nterrpters correspondants ) et tracer en roge sr le montage le parcors de l'ntensté CH. CH Établr les expressons des tensons : = TH1 TH1 = et TH1 = TH1 TH2 D1 = et D1 = = et TH2 = D1 D2 D2 = et D2 = D1 D2 = Pendant cette phase, c'est la (grâce à l'ndctance L) q almente le pont, on dt qe c'est ne phase de o de. Por t 2 : Les éléments passant sont. Les éléments bloqés sont. Le pont devent (remplacer les éléments par lers nterrpters correspondants ) et tracer en roge sr le montage le parcors de l'ntensté CH. CH Établr les expressons des tensons : = TH1 TH1 = et TH1 = TH1 TH2 D1 = et D1 = = et TH2 = D1 D2 D2 = et D2 = D1 D2 = Pendant cette phase, c'est la q almente le pont, on dt qe c'est ne phase d'. Yannck MOREL Le pont mxte Page 6/9

7 III.4 Granders caractérstqes d pont mxte : On consdère qe le corant CH est parfatement lssé ce q permet d'écrre qe < CH > = I CH. On pet mesrer l'ntensté moyenne < CH > avec n poston. On pet mesrer l'ntensté effcace I CH avec n poston. On mesre la tenson moyenne < > avec n poston. On mesre la tenson effcace U CH avec n poston. Por le pont mxte, l'angle d'amorçage est comprs entre et a maxmm. La tenson almentaton a por expresson : t =U 2sn t. La tenson maxmale U MAX = La fréqence f = Por la charge : la tenson moyenne ax bornes de la charge = U MAX 1 cos. Qelqe sot la valer de, la tenson ax bornes de la charge est tojors o. La pssance P reçe par la charge est P= CH. Lorsqe la tenson a bornes de la charge est égale à la tenson d'almentaton, c'est ne phase. Lorsqe la tenson ax bornes de la charge est, c'est ne phase de. Por la tenson d'almentaton : On remarqe qe l'ntensté (t) à l'entrée d pont est de forme q a por valer moyenne <> =. La pssance apparente à l'entrée d pont est S=U. I et le facter de pssance k= P S. Intérêt d pont mxte : Le pont mxte est sovent tlsé por agr sr la vtesse de rotaton des machnes tornantes à corant contn. En fasant varer la tenson ax bornes d moter, on fat varer la vtesse de rotaton. Ce qe je dos savor à la fn de ce TP : Représenter la tenson ax bornes de la charge por n angle qelconqe. Savor calcler la tenson moyenne en tlsant la formle donnée. Savor qels sont les éléments passants et bloqés por les dfférents nstants de la tenson. Savor reconnaître ne phase d'almentaton et ne phase de roe lbre. Yannck MOREL Le pont mxte Page 7/9

8 OSCILLOGRAMMES EN CONCORDANCE DES TEMPS = 60 :, (t) C (t), CH (t) TH1 (t), TH1 (t) D1 (t), D1 (t) Colorer les dfférentes phases de condcton des dfférents éléments. TH1 D1 TH2 D2 RL : roe lbre ; A : alm. Yannck MOREL Le pont mxte Page 8/9

9 IV Exercces : Exercce n 1 : On tlse n pont mxte por almenter ne charge R = 12 Ω en sére avec ne ndctance L sffsamment mportante por consdérer qe l'ntensté CH dans la charge sot parfatement lssée. 1- On règle l'angle d'amorçage =40. Représenter en concordance des temps la tenson ax bornes de la charge et l'ntensté CH q crcle dans la charge. 2- Calcler la tenson < >. 3- Montrez qe < > = R.< CH >. Et en dédre la valer de < CH >. 4- Calcler la pssance P reçe par la charge. Exercce n 2: On tlse n pont mxte por almenté ne charge R en sére avec ne ndctance L sffsamment mportante por consdérer qe l'ntensté CH dans la charge sot parfatement lssée. 1- Qelle dot être la valer de l'angle d'amorçage s on vet qe < > = 100 V Représenter en concordance des temps la tenson ax bornes de la charge et l'ntensté CH q crcle dans la charge. 3- Montrez qe < > = R.< CH >. Qelle dotêtre la valer de R por avor ne ntensté de I CH = 10 A? 4- Calcler la pssance P reçe par la charge. Yannck MOREL Le pont mxte Page 9/9