S37 : G RADATEURS P LAN DE L A S ÉANCE 06/03/20181 I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.0. I NTRODUCTION 1.1) C HARGE R ÉSISTIVE P URE I NTRODUCTION

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1 S37 : G RADATEURS P LAN DE L A S ÉANCE 06/03/20181 I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.0. I NTRODUCTION 1.1) C HARGE R ÉSISTIVE P URE 1.1.0. I NTRODUCTION 1.1.1. M ONTAGE ET A LLURE DES C OURBES 1.1.2. C ALCUL DES C ARACTÉRISTIQUES 1.1.3. C ARACTÉRISTIQUES D E T RANSFERT 1.1.4. F ONDAMENTAL DU C OURANT 1.1.5. É VOLUTION DES H ARMONIQUES 1.1.6. R EMARQUES ET U TILISATIONS 1.1.7. M ONTAGES P RATIQUES DE G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1.8. A PPLICATION P RATIQUE SOUS PSIM 1.2) CHARGE INDUCTIVE PURE (L) 1.3) CHARGE RÉELLE (R-L)

2 Les gradateurs sont des convertisseurs statiques (alternatif-alternatif) qui, alimentés par un réseau alternatif, fournissent une ou plusieurs tensions à valeur moyenne nulle, de même fréquence que celle du réseau, mais de valeur efficace réglable. Les gradateurs fonctionnent sur le principe de la commande de phase (amorcer les thyristors avec un retard réglable, et laisser le blocage s'effectuer en commutation naturelle). S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.0. I NTRODUCTION 06/03/20182

3 3 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1. C HARGE R ÉSISTIVE 1.1.1. M ONTAGE ET A LLURE DES C OURBES

4 06/03/20184 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1. C HARGE R ÉSISTIVE 1.1.2. C ALCUL D ES C ARACTÉRISTIQUES Q1) Pour un retard à l’amorçage (0<Ψ<π) donné, déterminer l’expression littérale de chacune des grandeurs suivantes en fonction de l’angle d’amorçage Ψ. Valeur efficace U de la tension u(t) au bornes de la charge Valeur efficace I du courant i(t) dans la charge (et fourni par le réseau) Puissance moyenne P absorbée par la charge Puissance apparente du montage {gradateur + charge} Facteur de puissance

5 06/03/20185 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1. C HARGE R ÉSISTIVE 1.1.3. C ARACTÉRISTIQUES D E T RANSFERT

6 06/03/20186 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1. C HARGE R ÉSISTIVE 1.1.4. F ONDAMENTAL DU C OURANT i(t) est T-périodique, donc décomposable en série de fourrier. Soit : Soit i 1 (t) le fondamental du courant i(t) Q2) Montrer que :

7 06/03/20187 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1. C HARGE R ÉSISTIVE 1.1.4. F ONDAMENTAL DU C OURANT Q3) Pour un retard à l’amorçage (0<Ψ<π) donné, déterminer l’expression littérale des grandeurs suivantes en fonction de l’angle d’amorçage Ψ. Valeur efficace I 1 du courant fondamental i 1 (t) Argument du fondamental : φ 1 Puissance moyenne P 1 correspondant au fondamental du courant i 1 (t) Puissance réactive correspondant au fondamental du courant i 1 (t) Puissance déformante du montage

8 06/03/20188 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1. C HARGE R ÉSISTIVE 1.1.5. É VOLUTION DES H ARMONIQUES Variation des trois premiers harmoniques et du courant efficace en fonction de Ψ.

9 06/03/20189 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1. C HARGE R ÉSISTIVE 1.1.6. C ONCLUSIONS  Lorsque le retard à l’amorçage varie de 180° à 0°, la valeur efficace U de la tension de sortie du gradateur varie de 0 à V (valeur efficace de la tension d’entrée).  Bien qu’il soit chargé par une simple résistance, le gradateur peut consommer de la puissance réactive et de la puissance déformante.  L’utilisation principale du montage gradateur monophasé à charge résistive est le réglage de la puissance de chauffage de fours et le réglage de dispositifs d’éclairage.

10 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1. C HARGE R ÉSISTIVE 1.1.7. M ONTAGES P RATIQUES 06/03/201810 G RADATEUR É CONOMIQUE G RADATEUR A F ORTE P LAGE DE V ARIATION

11 S37 : G RADATEURS I. L ES G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1. C HARGE R ÉSISTIVE 1.1.8. A PPLICATION P RATIQUE SOUS PSIM 06/03/201811

12 06/03/201812 S37 : G RADATEURS I. L ES G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1. C HARGE R ÉSISTIVE 1.1.8. A PPLICATION P RATIQUE SOUS PSIM

13 I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1) C HARGE R ÉSISTIVE P URE 1.2) CHARGE INDUCTIVE PURE (L) 1.2.1. M ONTAGE PRATIQUE 1.2.2. A LLURE DES COURBES (PSI > 90°) 1.2.3. A LLURE DES COURBES (PSI < 90°), A) CAS DES IMPULSIONS COURTES B) CAS DES IMPULSIONS LONGUES 1.2.4. A NALYSE DU FONCTIONNEMENT 1.3) CHARGE RÉELLE (R-L) S37 : G RADATEURS P LAN DE LA S ÉANCE 06/03/201813

14 06/03/201814 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.2. C HARGE I NDUCTIVE (L) 1.2.1. M ONTAGE P RATIQUE

15 06/03/201815 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.2. C HARGE I NDUCTIVE (L) 1.2.2. A LLURE DES C OURBES ( PSI > 90°)

16 06/03/201816 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.2. C HARGE I NDUCTIVE (L) 1.2.3. A LLURE DES C OURBES ( PSI < 90°) A) Impulsions Courtes

17 06/03/201817 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.2. C HARGE I NDUCTIVE (L) 1.2.3. A LLURE DES C OURBES ( PSI < 90°) B) Impulsions Longues

18 06/03/201818 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.2. C HARGE I NDUCTIVE (L) 1.2.4. ANALYSE DU F ONCTIONNEMENT

19 I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1) C HARGE R ÉSISTIVE P URE 1.2) CHARGE INDUCTIVE PURE (L) 1.3) CHARGE RÉELLE (R-L) 1.3.1. M ONTAGE PRATIQUE 1.3.2. C OURBES ( PHI < PSI < PI ) 1.3.3. C OURBES ( PSI < PHI ) A) CAS DES IMPULSIONS COURTES B) CAS DES IMPULSIONS LONGUES 1.3.4. A NALYSE D U F ONCTIONNEMENT S37 : G RADATEURS P LAN DE LA S ÉANCE 06/03/201819

20 06/03/201820 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.3. C HARGE R ÉELLE (R-L) 1.3.1. M ONTAGE P RATIQUE Notation : Z l’impédance de l’association de R et L ; φ = Arg(Z).

21 06/03/201821 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.3. C HARGE R ÉELLE (R-L) 1.3.2. C OURBES ( PHI < PSI < PI ) φ = Arg(Z)=57.51°.

22 06/03/201822 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.3. C HARGE R ÉELLE (R-L) 1.3.3. C OURBES ( PSI < PHI ) φ = Arg(Z)=57.51°. Impulsions courtes : le gradateur fonctionne en redresseur mono-alternance. A) Impulsions Courtes

23 06/03/201823 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.3. C HARGE R ÉELLE (R-L) 1.3.3. C OURBES ( PSI < PHI ) φ = Arg(Z)=57.51°. Impulsions Longues : le gradateur fonctionne comme un interrupteur fermé. B) Impulsions Longues

24 06/03/201824 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.3. C HARGE R ÉELLE (R-L) 1.3.4. ANALYSE DU F ONCT. (1/2)

25 06/03/201825 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.3. C HARGE R ÉELLE (R-L) 1.3.4. ANALYSE DU F ONCT. (2/2)

26 06/03/201826 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS E XERCICE