hacheur serie ? charge resistive - Exercices corriges
LE HACHEUR SERIE ? CHARGE Résistive. - 1 - Généralités : Un hacheur est un
convertisseur statique qui permet d'alimenter une charge sous tension ...
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LE HACHEUR SERIE CHARGE Résistive
- 1 - Généralités :
Un hacheur est un convertisseur statique qui permet dalimenter une charge sous tension unidirectionnelle de valeur moyenne réglable à partir dune source de tension constante, avec un très bon rendement.
- 2 - Rappels de cours :
- a - Pré requis :
Linterrupteur électronique, H, est réalisé par un transistor ou un thyristor. Un transistor est saturé lorsquun courant le traverse, il est bloqué dans le cas contraire. Un thyristor est lui passant ou non passant. Dans les deux cas, ils sont considérés comme parfaits. Lorsquils laissent passer un courant, ils sont assimilables à un fil, sinon, à un interrupteur ouvert. Il est important de noter quun interrupteur fermé possède une tension nulle à ses bornes, dans le cas contraire, cest souvent la loi des mailles qui permet den évaluer la tension.
- b - Montage :
- c - Etude :
Lorsque H est fermé :
La tension aux bornes de la charge uc : ___________
La tension aux bornes de linterrupteur uH : ___________
Lintensité du courant ic : ___________
Lorsque H est ouvert :
Lintensité du courant ic : ___________
La tension aux bornes de la charge uc : ___________
La tension aux bornes de linterrupteur uH : ___________
- d - Courbes :
uc est la tension aux bornes de la charge, exprimée en volts.
uH est la tension aux bornes de linterrupteur, exprimée en volts.
ic est lintensité du courant traversant la charge exprimée en ampères.
Sachant que linterrupteur est fermé entre 0 et t1 et ouvert sur le reste de la période, compléter les courbes suivantes :
SHAPE \* MERGEFORMAT
- e - Rapport cyclique :
Le rapport cyclique est le rapport entre le temps de conduction de linterrupteur, et, la période du signal, dans lexemple proposé il sagit du rapport entre t1 et T. Cest un nombre sans dimension, noté að, compris entre 0 et 1.
að = EMBED Equation.3
SHAPE \* MERGEFORMAT
Dans l exemple proposé le rapport cyclique est :
að =
- f - Valeur moyenne de uc :
SHAPE \* MERGEFORMAT
Pour calculer la valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge :
EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 = að Vo
Comment peut on faire varier la valeur moyenne de uc ?
Expliquer la conversion : continue fixe / continue réglable ?
Calculer la valeur moyenne de uc dans l exemple proposé, paragraphe précédent.
EMBED Equation.3 =
- g - Exercices d application :
Sachant que Vo est une tension fixée à 20 V et R une résistance de 10 Wð,
Calculer la valeur moyenne de l intensité du courant ic, si að = 0,25.
Calculer la valeur moyenne de la tension aux bornes de l interrupteur.
Calculer la valeur du rapport cyclique pour que EMBED Equation.3 = 0,8 A.
Quelles sont les valeurs extrêmes de EMBED Equation.3 ?
HACHEUR SERIE CHARGE INDUCTIVE
- a - Montage :
SHAPE \* MERGEFORMAT
Le circuit est le même que précédemment avec en plus, en série avec la résistance, une inductance L, et en parallèle avec ces deux éléments une diode de roue libre. Cette diode, comme linterrupteur électronique H, sera considérée comme parfaite.
- b - Etude des tensions :
Lorsque H est fermé :
SHAPE \* MERGEFORMAT
La tension aux bornes de la charge uc : ___________
La tension aux bornes de linterrupteur uH : ___________
Lintensité du courant dans la charge est la même que celui dans linterrupteur H.
Lorsque H est ouvert :
SHAPE \* MERGEFORMAT
La tension aux bornes de la charge uc : ___________
La tension aux bornes de linterrupteur uH : ___________
Lintensité du courant dans la charge est le même que celui dans la diode D.
uc est la tension aux bornes de la charge, exprimée en volts.
uH est la tension aux bornes de linterrupteur, exprimée en volts.
Sachant que linterrupteur est fermé entre 0 et t1 et ouvert sur le reste de la période, compléter les courbes suivantes :
SHAPE \* MERGEFORMAT - d - Valeur moyenne de uc :
La tension aux bornes de la charge na pas changé, sa valeur moyenne se calcule donc comme précédemment.
EMBED Equation.3
- e - Etude des courants :
ic est lintensité du courant traversant la charge.
SHAPE \* MERGEFORMAT
Lorsque H est fermé :
Lintensité du courant dans la charge est la même que celle dans linterrupteur H.
IH =
ID =
Lorsque H est ouvert :
Lintensité du courant dans la charge est la même que celle dans la diode D.
IH =
ID =
Compléter le document suivant :
SHAPE \* MERGEFORMAT
Pour calculer la valeur moyenne de lintensité du courant dans la charge, nous utiliserons le fait que lintensité ic est portée par des segments de droites, la valeur moyenne se calcule donc en prenant les deux extremums, et en calculant directement la moyenne entre eux.
EMBED Equation.3
Pour calculer la valeur moyenne du courant dans la diode et linterrupteur électronique, nous utiliserons la même méthode que pour calculer la valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge.
EMBED Equation.3
- f - Ondulation du courant :
Nous nous plaçons dans le cas où la charge est réalisée par un moteur placé en série avec une bobine. Nous négligeons la résistance interne du moteur.
SHAPE \* MERGEFORMAT
SHAPE \* MERGEFORMAT
Entre 0 et t1 :
Lintensité du courant passe de sa valeur minimale à sa valeur maximale.
La tension uc, aux bornes de la charge peut s exprimer de la façon suivante :
EMBED Equation.3
Linterrupteur est fermé sur cet intervalle de temps donc : uc = Vo
EMBED Equation.3
La dérivée de ic par rapport au temps peut être remplacée par le rapport entre la variation de lintensité du courant sur ce segment et la variation temporelle.
EMBED Equation.3
La valeur crête à crête "ic est donc de la forme :
EMBED Equation.3
Sachant que : "t = t1=aðT ; E = EMBED Equation.3 = aðVo car EMBED Equation.3 = 0 ; f = T-1 :
EMBED Equation.3
Les variations de l intensité du courant dans la charge sont donc inversement proportionnelles à la valeur de linductance, ainsi quà la valeur de la fréquence de hachage
- g - Variation de fréquence de rotation dun moteur à courant continu :
Un moteur à courant continu est placé en série avec une bobine de forte inductance. La charge ainsi constituée, est traversée par un courant dintensité constante.
Le moteur est lassociation en série dune résistance et dune f e m E, liée à la fréquence de rotation du moteur par la relation :
E = 0,2.n avec n en tr/min
SHAPE \* MERGEFORMAT
Sachant que : R = 1 Wð ; Ic = cte = 20 A ; Vo = 240 V
Nous pouvons étudier la tension aux bornes de la charge :
EMBED Equation.3
La valeur moyenne de la tension aux bornes de l inductance pure est nulle donc :
EMBED Equation.3
n = 1200.að -100
SHAPE \* MERGEFORMAT
n = f (að) avec n en tr/min
La courbe de n en fonction de að ne peut être négative, c est pourquoi la fréquence de rotation reste nulle tant que la tension à ses bornes n a pas vaincu les forces résistantes l empêchant de tourner.
- g - Exercices d application :
Le montage est le même que précédemment :
Sachant que Vo est une tension fixée à 220 V, R une résistance de 1 Wð, E la f e m d un moteur à courant continu telle #$&'+,4?BCDÒïÜɴܬ¡wfwS@1 h]7hÝf CJOJQJaJ%h]7h`4;B*CJ OJQJaJ phÿ%h]7hØ.B*CJ OJQJaJ phÿ h]7hÝf >*B*OJQJphÿ h]7hBQB*OJQJphÿ h]7hY2ÂCJ OJQJaJ hÌdÿCJ OJQJaJ h]7hBQOJQJh\ OJQJ(h]7hBQ;B*CJ OJQJaJ phÿ%h]7h*%ÛB*CJ OJQJaJ phÿ%h]7hBQB*CJ OJQJaJ phÿ hh!B*CJ OJQJaJ phÿ$',BCD 6 7 8 L M } ÕÍÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÅÍÍÍͽ$a$gdÚEZ$a$gdÝf $a$gdg.÷)$$d%d&d'dNÆÿOÆÿPÆÿQÆÿa$gdg.÷S6áýýýÒÞ # 3 6 7 8 ? I ñâϲ}n]nRG8' h]7hBQ>*B*OJQJphÿ h]7hBQB*OJQJphÿh]7h%°OJQJh]7hBQOJQJ h]7hÝf >*B*OJQJphÿ h]7hÝf B*OJQJphÿ h]7hj'`B*OJQJphÿ%h]7h 'B*CJ OJQJaJ phÿ%h]7h`4;B*CJ OJQJaJ phÿ9jh]7hj'`B*CJ OJQJUaJ mHnHphÿu%h]7hÝf B*CJ OJQJaJ phÿ h]7hÝf CJOJQJaJ h]7h*%ÛCJOJQJaJI L M O h l &
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La tension aux bornes de la charge est donnée ci-après, ainsi que limage du courant.
En utilisant ces représentations graphiques :
Calculer graphiquement la valeur du rapport cyclique.
Calculer la fréquence de hachage.
Compléter les chronogrammes ci-dessus.
Calculer les variations de lintensité du courant.
Calculer la valeur moyenne du courant dans la charge
Tracer la fréquence de rotation en fonction du rapport cyclique.
Calculer la valeur de linductance L, si la résistance R est négligée.
SHAPE \* MERGEFORMAT
PAGE
Hach - Cours - PAGE 15
PAGE
uc
H
R
uH
Vo
0
Vo/R
Vo
Vo
0
T
t1
t (ms)
t (ms)
t (ms)
Uc
Fermé
Fermé
Interrupteur
Interrupteur H
Ouvert
uc (V)
t (ms)
14
Fermé
Fermé
Interrupteur
Interrupteur H
Ouvert
uc (V)
t (ms)
Fermé
Fermé
Interrupteur
Ouvert
ic (A)
uH (V)
uc (V)
uH
Vo
ic
uc
uc
ic
Vo
0
T
t1
Vo
R
H
L
iH
iD
D
uc
ic
uH
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H
L
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Vo
uc
uc
ic
uH
R
H
L
iH
iD
D
R
L
Vo
uc (V)
uH (V)
t (ms)
t (ms)
t1
T
0
Vo
Vo
uc (V)
ic (A)
Ouvert
Interrupteur
Fermé
Fermé
t (ms)
t (ms)
t1
T
0
Vo
Icmin
IcMax
uc (V)
ic (A)
t (ms)
t (ms)
t1
T
0
Vo
Icmin
IcMax
iH (A)
t (ms)
Icmin
IcMax
iD (A)
t (ms)
Icmin
IcMax
1 A
2 A
ic
Vo
E
H
L
iH
iD
D
uc (V)
ic (A)
Ouvert
Interrupteur
Fermé
Fermé
t (ms)
t (ms)
aðT
T
0
Vo
Icmin
IcMax
uM
Modèle équivalent
D un moteur à courant continu
Montage complet
ic = Ic
Ric
E
uM
M
D
iD
iH
L
H
Vo
uH
EMBED Excel.Chart.8 \s
uc (V)
ic (A)
t (ms)
t (ms)
aðT
T = 10 ms
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