MACHINE A COURANT CONTINU ALIMENTEE PAR UN HACHEUR 4 QUADRANTS

MACHINE A COURANT CONTINU ALIMENTEE PAR UN HACHEUR 4 QUADRANTS B. JAMMES Nov. 2010 OBJECTIFS DE LA MANIPULATION Le but de cette manipulation est d'étudier les caractéristiques d'un moteur à courant continu à aimant et le fonctionnement d'un hacheur quatre quadrants. MATERIEL MIS À DISPOSITION - une source de tension continue de type 60V - 15A. On prendra soin de régler la limitation de courant à 10A, - un banc composé de 2 machines à courant continu, et d une génératrice tachymétrique située sur l'axe du moteur qui permet de mesurer la vitesse de l ensemble (6V pour 1000 tr/mn ). - un hacheur 4 quadrants, - - un oscilloscope numérique avec sonde différentielle de tension double ST1000. - Les parties à préparer avant la séance sont encadrées. Au début de chaque séance, l enseignant vérifiera que ce travail de préparation a bien été réalisé. MANIPULATION 1 Détermination des paramètres de la MCC La MCC étudiée fonctionne en génératrice. Elle est entraînée à vitesse constante par la deuxième machine qui est alimentée directement par la source de tension 60V - 10A. La génératrice étant à vide (Aucune charge connectée à son induit), mesurer la tension qu elle délivre, E, en fonction de sa vitesse (Nmax = 3000 tr/mn). Tracer la caractéristique à vide E = f( ), en déduire la constante de FEM K (E= K * ). La génératrice étant chargée par un rhéostat de 33-6A, mesurer, pour une vitesse de 2000tr/mn, l évolution de la tension U g aux bornes de la génératrice en fonction du courant I, qu elle délivre (ATTENTION, cet essai doit être fait à vitesse constante). Tracer la caractéristique U g =f(i). En déduire la résistance interne de l induit de la génératrice. Répéter cet essai pour une vitesse de 3000 puis 1000 tr/mn. Tracer toutes les caractéristiques U g =f(i) sur le même graphe. Conclusion. Donner le modèle électrique de l induit de la génératrice. MCC + Hacheur 4 quadrants - 1

2 - Fonctionnement du hacheur quatre quadrants Réaliser le montage suivant à l aide. La charge Eg + Lg du hacheur est l induit du moteur à courant continu étudié ci-dessus. Comme pour l étude précédente, l autre MCC est chargée par un rhéostat de 33-6A, réglé à sa valeur maximale en début de chaque manipulation. T 1 D 1 T 2 D 2 E L g E g (t) i(t) u(t) T 3 D 3 T 4 D 4 Donner les formes d onde des grandeurs i(t) et u(t) de ce montage pour une valeur de cyclique de la commande des transistors ; supérieure puis inférieur à 0.5. Donner la relation entre U = <u(t)> et. Donner l expression de l ondulation du courant i(t). le rapport La fréquence de fonctionnement du hacheur sera fixée à 20 khz. i(t) sera visualisé à l'oscilloscope par l'intermédiaire d'une sonde de courant qui fournit une tension isolée proportionnelle à la valeur instantanée du courant (bande passante 100 khz). Sa valeur moyenne sera mesurée à l'aide d'un ampèremètre que vous devrez convenablement choisir (magnétoélectrique ou ferromagnétique). La tension fournie par le hacheur sera visualisée à l'aide d'une sonde de tension différentielle. Sa valeur moyenne sera mesurée à l'aide d'un voltmètre que vous devrez convenablement choisir (magnétoélectrique ou ferromagnétique). a) Pour égal à 0.7, puis à 0.3, observer les formes d onde de u(t) et de i(t). Comparer aux formes d ondes théoriques. b) Mesurer, puis tracer, l évolution de l ondulation i du courant et de U en fonction de Comparer à la courbe théorique. Conclusion. c) Pour une valeur fixe de ), faire varier la charge de la génératrice et relever les valeurs de U et de I = <i(t)>, et la vitesse (N) du moteur. Tracer les caractéristiques U = f(i) et N = f(i) pour chaque valeur de. En égalant la puissance électrique absorbée par le moteur à la puissance mécanique qu il fournit à la génératrice, déduire la caractéristique du couple moteur électromagnétique ; C m ; en fonction de I, puis de N. Comparer l évolution de C m avec celle du couple électromagnétique donnée par : C em K I (on prendra la valeur de K déterminée en 1). La caractéristique de sortie du hacheur peut être modélisée par la relation : U = U0 - R i* I. A partir des caractéristiques précédentes: déterminer R i. Que représente cette résistance? MCC + Hacheur 4 quadrants - 2

MCC + Hacheur 4 quadrants - 3