UF3.2 M 2.1 :Energie Electrique40h –2 ECTS –10 UF :

Convertisseurs statiques

Convertisseurs électromécaniques

TransformateurRedresseurHacheur série

Machines à courant continu

Décrire la conversion de puissance réalisée par un transformateur en précisant les relations entre les grandeurs d’entrée et de sortie.

Mesurer le rapport de transformation.

Convertisseurs statiques : les transformateurs

Convertisseurs statiques : les transformateursSymboles

Principe Vidéo Animation transformateur

Plaque signalétique

Il conserve la fréquence du signal d'entrée mais il modifie l'amplitude de sa tension et l'intensité de son courant.

L'entrée est appelé PRIMAIRE et la sortie est appelé SECONDAIRE

Ex : 220 / 24v - 50 HZ - 1 k VAtensions nominales primaire et secondaire – fréquence utilisation – puissance apparente

http://www.rmefrance.com/transformateur-modulaire.html

Rapport de transformation

les différentes pertes dans un transformateur :

* pertes Joule : c'est l'échauffement dans les fils primaire et secondaire du au passage du courant

* avec l'essai à vide : on détermine les pertes dans le fer nominale + un peu de pertes Joule dans le primaire. Les pertes « fer » sont fonction de la tension et de la fréquence ; or U1v = U1n et fv =fn donc on a bien les pertes « fer » nominales

* pertes fer : par Hysteresis ou courant de Foucault=>pour réduire l'Hystérésis : il faut des tôles de bonne qualité=> pour réduire les courants de Foucault on feuillette le circuit magnétique

ici on a : m = 24 / 220 = 0,109avec m < 1 : abaisseur de tension : distribution , utilisation, .... m= 1 : transformateur de mesure ou d'isolation m > 1 : élévateur : Transport ou Production

m =U2v N2 I1

U1 N1 I2= constante= =

*avec essai en court circuit : on détermine les éléments du modèle équivalent de thévenin

P1cc = Rs. I2cc2 d'où Rs

Zs = m.U1cc /I2cc d'où Zs

Xs = Zs2 - Rs2 d'où Xs

Equation interne : E = 4,44 . Bmax .N . S . f

Pour la culture scientifique

Détermination d'un point de fonctionnement à partir du modèle équivalent:

m.U1 = E2 et E2 - RS.I2 - Xs.I2. j = U2

Rendement :

= P2 / ( P2 + des pertes ) = P2 / P1

avec P2 = U2 . I2 . cos(2)

Pour la culture scientifique

La DistributionÉlectrique etles transformateurs

Convertisseurs statiques : le redressementVoir TPs « redressement »

Décrire la conversion de puissance réalisée par un redresseur en précisant les relations entre les grandeurs d’entrée et de sortie. Identifier la nature du convertisseur à partir du schéma structurel ou du chronogramme de la tension de sortie (pont de diodes, pont mixte et pont tout thyristor).

Exploiter l’oscillogramme de la tension de sortie afin de déterminer le retard à l’amorçage.

Mettre en évidence l’influence d’une bobine sur l’ondulation du courant.

Relever les harmoniques des tension et courant en sortie d’un redresseur.

Déterminer expérimentalement la relation entre la vitesse de rotation du moteur alimenté et le retard à l’amorçage des interrupteurs.

PROG

Convertisseurs : M.C.C

Décrire la conversion de puissance réalisée par une machine à courant continu en précisant les relations entre les grandeurs d’entrée et de sortie.

Exploiter le modèle électrique équivalent de l’induit en régime permanent.

Établir le bilan des puissances et calculer le rendement.

Relever la caractéristique mécanique T u = f(W).

Vidéo : machine à courant continu

Simulation avec Psim

Puissance

Electrique

Puissance

MécaniqueMCC

Animation : Principe MCC

PROG

Le rotor : induit Le stator : inducteur

Equation Electrique : U = E + R.I. N

Bilan de puissance de la M.C.C

Bilan de puissance de la M.C.C

Point de fonctionnement d’une MCC

Tu

Plusieurs dimensions possibles

Beaucoup de domaines d’applications

Facile à mettre en œuvre

Bon marché

De la micro application

Jusqu’à

La traction électrique

Convertisseurs statiques : le hacheur série

Voir TP Hacheur Série

Décrire la conversion de puissance réalisée par un hacheur en précisant les relations entre les grandeurs d’entrée et de sortie.

Identifier la nature du convertisseur à partir du schéma structurel ou du chronogramme de la tension de sortie. Exploiter les chronogrammes de la tension et l’intensité du courant disponibles en sortie d’un hacheur afin de déterminer : - le rapport cyclique, -l’ondulation de courant.

Relever les harmoniques de la tension et du courant en sortie d’un hacheur.

Mettre en évidence l’influence d’une bobine sur l’ondulation du courant.

Déterminer expérimentalement la relation entre la vitesse de rotation du moteur alimenté et le rapport cyclique.

PROG

Animation geogebra sur le hacheur série

Simulation hacheur série psim

pointofix

E

E

t

E

Uch

T

T

t

E Uch

E Uch

< Uch > = E

Hacheur série de tension

Bloc fonctionnel : Tension moyenne :

i = imax - imin = L . f

(1 - ) . E

Attention il arrive que l’on définisse aussi l’ondulation du courant par rapport à sa valeur moyenne et dans ce cas là on a :

i = imax - imin

Ondulation du courant de sortie :

Influence de L sur l’ondulation du courant : Simulation hacheur série psim pointofix

L = 0,1 H L = 0,7 H

Exploitation d’un chronogramme : pointofix

Sonde de courant 1V/A

Sonde de tension : gain 1

Bonus : Hacheur quatre quadrants Réversible en courant et en tension

LES EXERCICES