redressement non commandé

REDRESSEMENT NON COMMANDÉ
Pour alimenter un récepteur en continu à partir d'un réseau de distribution alternatif, on utilise un
convertisseur alternatif-continu appelé aussi redresseur.
Les redresseurs non commandés, ne comportant que des diodes, sont des convertisseurs qui, à partir
d'une source de tension monophasée (ou polyphasée) alimentent une charge sous une tension
unidirectionnelle de valeur moyenne non négligeable.
On représente ces convertisseurs par le symbole
~
-
1.REDRESSEMENT DOUBLE ALTERNANCE: DÉBIT SUR UNE CHARGE RÉSISTIVE.
1.1.SCHÉMA DE MONTAGE
iD1
j
uD1
D1
iD2
i
uD2
D2
A
v
B
uD4
D4
D3
uD3
Le circuit comprend:
–une source de tension sinusoïdale parfaite :
v =V sin t
R u –un groupement parallèle double de 4 diodes
parfaites
–une charge résistive
Ce montage est appelé pont de Graëtz
1.2.ANALYSE DE FONCTIONNEMENT
Les diodes D 1 et D 2 sont groupés à cathodes communes: la diode passante est celle dont le
potentiel à l'anode est le plus élevé.
Les diodes D 3 et D4 sont couplés à anodes communes: la diode passante est celle dont le
potentiel à la cathode est le plus bas.
Pour 0t
T
2
v > 0 et v =V A−V B > 0 ⇒V AV B
On en déduit: D1 est passante
D2 est bloquée
D3 est passante
D 4 est bloquée
Rappel: une diode parfaite peut être remplacée par un interrupteur fermé (ouvert) lorsque la diode
est passante (bloquée).
1/6
Schéma équivalent:
iD1
j
uD1
D1
iD2
i
uD2
D2
A
v
B
uD4
D4
Pour
uD3
D3
D 1 et D 3 passante ⇒ u D = 0 et u D = 0
Loi des mailles: v – u D – u – u D =0 ⇒ u=v
u v
R u Intensité de courant dans la charge: i= R = R = j
Intensité de courant dans la diode D 1 et D3 :
i D =i D =i
Intensité de courant dans la diode D2 et D 4 :
i D =i D = 0
1
1
1
3
2
4
3
3
T
tT
2
v < 0 et V A < V B
On en déduit: D1 est bloquée
D2 est passante
D 3 est bloquée
D4 est passante
Schéma équivalent:
iD1
j
uD1
D1
iD2
i
uD2
D2
A
v
B
D4
uD4
D3
uD3
D2 et D 4 passante ⇒ u D =0 et u D =0
Loi des mailles: v u D uu D = 0 ⇒ u=−v
>0
R u
u
Intensité de courant dans la charge: i=
R
D
D3 :
Intensité de courant dans la diode
1 et
i D =i D = 0
Intensité de courant dans la diode D2 et D 4 :
i D = i D =i=− j
2
2
1
2
2/6
3
4
4
4
1.3.OSCILLOGRAMMES
1.4.GRANDEURS CARACTÉRISTIQUES DU
MONTAGE
1.4.1.Période et fréquence
La tension u et le courant i dans la chargesont
T
périodiques de période T '=
. La fréquence aux
2
bornes de la charge est doublée par rapport au signal
d'entrée (du réseau) f' = 2.f
1.4.2.Valeurs moyennes et valeurs efficaces
Les valeurs moyennes de la tension et du
courant se mesurent avec des appareils magnétoélectriques
ou numériques en position continu DC.
<u> =
2 V

<i> =
〈u 〉 2 V
=
R R
Les valeurs efficaces de la tension et du courant se
mesurent avec des appareils ferromagnétiques ou
numériques dits: RMS vrai
La valeur efficace U de la tension redressée u se calcule
à partir de l'expression U 2=〈u 2 〉
u 2 et v 2 sont
identiques
U 2=V 2=
I=
V 2
V
⇒ U =V =
2
2
U
V
V
=
=
R R 2 R
1.4.3.Puissance dissipée
La puissance dissipée par effet Joule dans la résistance a pour expression:
U 2 V 2 V 2
P=R.I = = =
R
R 2R
2
1.4.4.Les diodes
L'intensité moyenne du courant dans une diode 〈 i D 〉=
aux bornes d'une diode vaut – V
3/6
〈 i〉 V
=
. La tension inverse maximale
2 R
1.4.5.Qualité d'un redressement
Pour caractériser la qualité d'un redressement, on définit un paramètre appelé taux d'ondulation
 . Il représente le rapport entre la valeur efficace de la composante alternative et la valeur
moyenne de la grandeur étudiée.
=
Ua
〈u〉
On utilise parfois un autre grandeur appelé facteur de forme F qui est le rapport entre les valeurs
efficace et moyenne de la grandeur étudiée.
F=
U
〈u 〉
2.REDRESSEMENT DOUBLE ALTERNANCE: DÉBIT SUR UNE CHAGE INDUCTIVE
2.1.SCHÉMA DU MONTAGE
iD1
j
uD1
D1
iD2
uD2
D2
v
R
B
D4
uD4
D3
L
A
i
uD2
D2
R
A
v
u
uD3
uD1
D1
j
A
iD2
r1
i
u
B
ra
uD4
r4
uD3
D3
r3
L
r
Pour pouvoir observer les formes des intensités, on insère dans les branches du circuit des
résistances de très faibles valeurs (pour ne pas modifier les intensités et les tensions du circuit). Si
on dispose de sondes de courant, elles remplaçeront avantageusement ces résistances de
visualisation.
4/6
V
2.2.OSCILLOGRAMMES
2.3.ANALYSE
1. Si l'on donne à L une valeur suffisante, le courant dans la charge devient ininterrompu: c'est
le régime de conduction « continu » ou « ininterrompu ». La bobine « lisse » le courant.
Si on augmente la valeur de L, l'ondulation du courant  i= I − I diminue sans
modification de la valeur moyenne <i>.
2. La tension u aux bornes de la charge est identique à celle obtenue lors du redressement sur
charge purement résistive: la bobine n'a aucune influence sur la forme de la tension.
2.4.ASPECT ÉNERGÉTIQUE
A chaque instant, la loi de branche s'écrit: u=u Ru L= R.iL
–
lorsque t 1tt 2 , le courant i est positif et croissant: i > 0 et
di
dt
di
> 0 donc u L .i > 0
dt
La bobine emmagasine de l'énergie sous forme électromagnétique.
⇒ u L =L
5/6
di
dt
>0
–
lorsque t 2tt 3 , le courant i est positif et décroissant: i > 0 et
di
dt
<0
di
< 0 donc u L .i < 0
dt
La bobine restitue l'énergie stockée.
⇒ u L =L
2.5.LISSAGE PARFAIT DU COURANT
Avec la condition
L
>> 1, le courant i appelé par la charge est sensiblement constant
R
i ≈ I = constant
2.6.BILAN ÉNERGÉTIQUE
Hyp: les diodes sont supposées parfaites et i ≈ I = constant l'intensité du courant dans la charge
faiblement ondulée.
La puissance moyenne reçue par la charge est
P=〈 u.i〉 or i ≈ I
P=〈 u 〉 I =
2 V
.I

La puissance dissipée par les diodes est négligeable.
La puissance moyenne P f fournie par l'alimentation est égale à la puissance moyenne P reçue
par la charge (en négligeant les pertes dans les diodes).
P f =P=
6/6
2 V
.I
