25/02/20191 C ENTRE D E P RÉPARATION A U BTS – S ALÉ.

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1 25/02/20191 C ENTRE D E P RÉPARATION A U BTS – S ALÉ

2 25/02/20192 C ENTRE D E P RÉPARATION A U BTS – S ALÉ

3 S37 : G RADATEURS P LAN DE L A S ÉANCE 25/02/20193 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)

4 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 25/02/20194

5 5 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

6 25/02/20196 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

7 25/02/20197 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1. C HARGE R ÉSISTIVE 1.1.3. C ARACTÉRISTIQUES D E T RANSFERT

8 25/02/20198 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 :

9 25/02/20199 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

10 25/02/201910 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.

11 25/02/201911 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.

12 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.1. C HARGE R ÉSISTIVE 1.1.7. M ONTAGES P RATIQUES 25/02/201912 G RADATEUR É CONOMIQUE G RADATEUR A F ORTE P LAGE DE V ARIATION

13 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 25/02/201913

14 25/02/201914 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

15 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 25/02/201915

16 25/02/201916 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.2. C HARGE I NDUCTIVE (L) 1.2.1. M ONTAGE P RATIQUE

17 25/02/201917 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°)

18 25/02/201918 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

19 25/02/201919 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

20 25/02/201920 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS 1.2. C HARGE I NDUCTIVE (L) 1.2.4. ANALYSE DU F ONCTIONNEMENT

21 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 25/02/201921

22 25/02/201922 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).

23 25/02/201923 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°.

24 25/02/201924 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

25 25/02/201925 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

26 25/02/201926 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)

27 25/02/201927 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)

28 25/02/201928 S37 : G RADATEURS I. G RADATEURS M ONOPHASÉS E XERCICE