TP N° LE REDRESSEMENT DOUBLE ALTERNANCE

T.P. N° ... LE REDRESSEMENT DOUBLE ALTERNANCE.
III Application des règles fonctionnement :
I Introduction :
Un redresseur est un convertisseur statique permettant d’obtenir une tension continue ou un courant
continu à partir d’une source de tension alternative (et parfois à partir d’une source de courant alternatif).
1- Le montage à cathodes communes :
On représente les trois tensions v1(t), v2(t) et v3(t).
Représenter la tension uCH(t) et préciser quelle diode conduit .
D1
II Présentation du montage :
uD1
D1
uD2
iCH
u
uCH
uD4
D4
iD4
uD3
D3
iD3
v1(t)
v3(t)
D2
v1
v2(t)
D3
v2
v3
iD2
iD1
i
D2
Toutes les grandeurs sont des
grandeurs variables et sont
donc notées en minuscules.
Par exemple u = u(t)
uCH
Toutes les valeurs efficaces
sont notées en MAJUSCULES.
Par exemple U , UCH ...
Toutes les valeurs moyennes
sont notées entre crochets. Par
exemple < u >, <iCH>.
Ce type de montage est dit « montage en pont de Grätz ».
Toutes les diodes sont supposées parfaites c'est-à-dire qu'elles se comportent comme des interrupteurs.
Les diodes D1 et D2 ont leurs ........................... communes.
2- Le montage à anodes communes :
Règle de fonctionnement :
On représente les trois tensions v1(t), v2(t) et v3(t).
Représenter la tension uCH(t) et préciser quelle diode conduit .
Dans un montage à cathodes communes, la diode
susceptible de conduire est celle qui à le potentiel à l'anode
le plus élevée. Dès qu'une diode conduit, toutes les autres
sont bloquées.
v1(t)
D1
v1
v3(t)
v2(t)
D2
v2
D3
v3
uCH
Les diodes D3 et D4 ont leurs ........................... communes.
Règle de fonctionnement :
Dans un montage à anodes communes, la diode
susceptible de conduire est celle qui à le potentiel à la
cathode le plus bas. Dès qu'une diode conduit, toutes les
autres sont bloquées.
Y.MOREL
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IV Montage et observation des différentes tensions pour une charge résistive R = 100 Ω :
On réalise le montage n°1 de la page 8/8, compléter les oscillogrammes ci-dessous :
V Analyse du fonctionnement :
T
:
2
Les diodes ____ et ____ sont passantes, on peut les remplacer par des interrupteurs ____________ .
Les diodes ____ et ____ sont bloquées, on peut les remplacer par des interrupteurs ____________ .
Pour
Tension u(t) et intensité i(t) :
La tension u(t) a pour expression :
u t =___  2 sin _____ . t
0≤t
Le montage devient :
Déterminer :
Établir l'expression de uCH (u, uD1 et uD3) :
U = _____ V ; Voltmètre position __
uD1
UMAX = ______ V.
<u> = ____ V; Voltmètre position __
iD1
i
T = ____ _s
D1
uD2
iCH
D2
Simplifier l'expression obtenue en fonction
des valeurs de uD1 et uD3.
iD2
u
uCH
f = _____ Hz
Établir l'expression de uD2 en fonction de u.
uD4
D4
uD3
iD3
iD4
CHARGE ; tension uCH (t) et intensité iCH (t) :
La tension uCH(t) est toujours ______
C'est une tension _________
D3
T
≤t T :
2
Les diodes ____ et ____ sont passantes, on peut les remplacer par des interrupteurs ____________ .
Les diodes ____ et ____ sont bloquées, on peut les remplacer par des interrupteurs ____________ .
Pour
Déterminer :
UCH = _____ V ; Voltmètre position __
<uCH > = ____ V; Voltmètre position __
Le montage devient :
T = ____ _s
Établir l'expression de uCH (u, uD2 et uD4) :
f = _____ Hz
uD1
uD2
iD1
i
Diode D1 : tension uD1 (t) et intensité iD1 (t) :
D1
iCH
D2
Simplifier l'expression obtenue en fonction
des valeurs de uD2 et uD4.
iD2
u
uCH
Diode D2 : tension uD2 (t) et intensité iD2 (t) :
uD4
La tension aux bornes d'une diode
_________ ou _______ .
D4
uD3
est toujours
Lorsque la tension à ses bornes est _________ elle
se comporte comme un interrupteur ____________
D3
iD3
iD4
Lorsque la tension à ses bornes est _________ elle
se comporte comme un interrupteur ____________
Calculs des différentes grandeurs :
Montrez que la valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge R est :
Montrez que la valeur efficace de la tension
<uD > = ____ V; Voltmètre position __
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〈 uCH 〉=
2⋅U MAX

.
U CH =U .
On détermine la valeur moyenne de iCH en utilisant la loi d'ohm avec les grandeurs moyennes :
〈u 〉
. Calculer la valeur moyenne <iCH> dans la charge.
〈 uCH 〉=R⋅〈i CH 〉 ⇒〈i CH 〉= CH
R
Éléments passants
Éléments bloqués
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Établir l'expression de uD1 en fonction de u.
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VI Montage et observation des différentes tensions pour une charge R-L ou R-L-E:
On réalise le montage n°8 de la page 8/8, compléter les oscillogrammes ci-dessous :
(On suppose le courant dans la charge iCH(t) parfaitement lissé grâce à ...................... )
Tension u(t) et intensité i(t) :
VII Analyse du fonctionnement :
Pour
La tension u(t) a pour expression :
0≤t
T
2
:
Les diodes ____ et ____ sont passantes, on peut les remplacer par des interrupteurs ____________ .
Les diodes ____ et ____ sont bloquées, on peut les remplacer par des interrupteurs ____________ .
u t =___  2 sin _____ . t
Déterminer :
Le montage devient :
U = _____ V ; Voltmètre position __
Établir l'expression de uCH (u, uD1 et uD3) :
UMAX = ______ V.
uD1
<u> = ____ V; Voltmètre position __
T = ____ _s
iD1
i
f = _____ Hz
uD2
D1
D2
iD2
u
uCH
uD4
CHARGE ; tension uCH (t) et intensité iCH (t) :
uD3
D4
Pour
T
≤t T
2
Simplifier l'expression obtenue en fonction
des valeurs de uD1 et uD3.
Établir l'expression de uD2 en fonction de u.
D3
iD3
iD4
La tension uCH(t) est toujours ______
C'est une tension _________
Déterminer :
iCH
:
UCH = _____ V ; Voltmètre position __
Les diodes ____ et ____ sont passantes, on peut les remplacer par des interrupteurs ____________ .
Les diodes ____ et ____ sont bloquées, on peut les remplacer par des interrupteurs ____________ .
<uCH > = ____ V; Voltmètre position __
T = ____ _s
Le montage devient :
f = _____ Hz
Établir l'expression de uCH (u, uD2 et uD4) :
uD1
Diode D1 : tension uD1 (t) et intensité iD1 (t) :
D2
uD4
D4
uD3
Établir l'expression de uD1 en fonction de u.
D3
iD3
iD4
Lorsque la tension à ses bornes est _________ elle
se comporte comme un interrupteur ____________
Calculs des différentes grandeurs :
On montre que la valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge R est :
〈 uCH 〉=
2⋅U MAX
.

Calculer <uCH> = __________ et comparer cette valeur à celle mesurée.
On montre que la valeur efficace de la tension U CH =U . Mesurer UCH = _______ et comparer cette valeur à
sa valeur théorique.
<uD > = ____ V; Voltmètre position __
Éléments passants
Éléments bloqués
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Simplifier l'expression obtenue en fonction
des valeurs de uD2 et uD4.
uCH
est toujours
Lorsque la tension à ses bornes est _________ elle
se comporte comme un interrupteur ____________
iCH
iD2
u
La tension aux bornes d'une diode
_________ ou _______ .
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uD2
iD1
i
Diode D2 : tension uD2 (t) et intensité iD2 (t) :
D1
Plus la valeur de l'inductance L augmente, plus l'intensité iCH est ___________. Quand l'intensité est considérée
comme parfaitement lissé, la valeur efficace de courant ICH = <iCH> = iCH(t).
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Comment déterminer l'expression de 〈i CH 〉 ?
La charge est composée d'un résistance R en série avec une inductance L.
LES MONTAGES :
Pour régler u(t) :
uL(t)
iCH(t)
uD1
Y1
uR(t)
uCH(t)
D1
uD2
iD2
iD1
i
iCH
D2
u
uCH
1- Établir l'expression de uCH (uR et uL) : ______________________
uD4
2- En déduire l'expression de <uCH> ( <uR> et <uL> ) : _________________
D4
iD4
3- En utilisant la loi d'ohm pour une résistance, écrire l'expression de <iCH> ( <uR> et R ) : _______
4- Quel que soit la forme de l'intensité iCH, la tension uL aux bornes d'une bobine est donnée par
di
di
l'expression générale : u L =L⋅
. Dans notre cas, l'expression est u L =L⋅ CH .
dt
dt
On considère que l'intensité iCH est parfaitement continu (assimilable à une droite parallèle à l'axe des 'x' de type
di
y = a ). En physique, l'expression
signifie 'les variations de i par rapport à t, autrement dit, la dérivé de i
dt
dy
. Si y = a alors y' = 0 et donc, dans
par rapport à t'. En maths, la dérivée de y par rapport à x s'écrit y '=
dx
d i CH
di
notre cas,
=0 et u L =L⋅ CH =0⇒〈 u L 〉=0 .
dt
dt
A retenir : Pour une bobine, la valeur moyenne de la tension à ses bornes <uL> est toujours nulle.
uD3
D3
iD3
Montage pour la charge R-L-E :
Y1
uL
uD1
i
D1
uD2
iD1
D2
E
iD2
uC
u
Y2
H
uD4
5- En déduire l'expression de <iCH> (<uCH> et R) : ___________________
D4
iD4
uD3
D3
uR =
R.iCH
iD3
6- La valeur efficace de l'intensité ICH = <iCH> car le courant iCH est parfaitement lissé.
La voie 1 permet de visualiser : ______________________
7- On montre que la valeur efficace du courant d'entré du pont I = ICH.
La voir 2 permet de visualiser : ______________________ c'est-à-dire l'image ___________________ .
VIII Bilan énergétique :
Y.MOREL
P=〈 u CH 〉⋅〈 i CH 〉=
2.U MAX
⋅〈i CH 〉

Les diodes sont supposées parfaites, la puissance dissipée par effet Joule par les diodes est négligeable.
La pont est alimenté par une tension de valeur efficace U et le courant d'entrée est I = ICH = <iCH>.
La puissance apparente S reçue par le pont est S=U.I .
P
On définit alors le facteur de puissance k du pont est : k =
.
S
2 U MAX
2.U MAX
⋅〈i CH 〉
⋅〈 i CH 〉 et S=U.I =U.I CH =U⋅〈i CH 〉 alors

.
Comme P=
P
k= =

S
U⋅〈i CH 〉
Simplifier cette expression sachant que U MAX =U⋅ 2 .
La charge reçoit la puissance
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Allure réelle du courant dans la charge :
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