Université saint joseph

Ecole supérieure d’ingénierie de Beyrouth (ESIB)

Département d’électromécaniques

TP Electronique Industrielle (EP-R01) :

Préparé par :

HAJAL (el) Carl

Soumis à:

M. Gabriel KHOURY

Mai 24, 2017

2.3. Réglage de la charge RL

a) On branche en série la bobine et la résistance aux bornes du transformateur et on règle leurs valeurs pour atteindre le courant et le facteur de puissance demandés. Ces derniers sont mesurés à l’aide d’un wattmètre adéquatement au schéma suivant b) Schéma du montage réalisé :

c) Nous avons réglé la valeur de la charge de sorte à obtenir le cahier de charge demandé. On lit alors sur le Wattmètre un courant de 5.25x2=10.5 A (2 étant le coefficient du TI utilisé) et un facteur de puissance de 0.85 (0.8 demandé effectivement).

3. Montages élémentaires à diodes et thyristors

3.1. Débit d’un thyristor sur résistance pure

d) Les graphes de Vt=Vak, Iak et Vc tracés à partir de Matlab

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12-150

-100

-50

0

50

100

150Iak

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12-150

-100

-50

0

50

100

150Vak

e) on utilise les curseurs sur l’oscilloscope pour déterminer la valeur de l’écart temporel qui correspond soit au passage (U=0 ; alfa+pi) ou au blocage (U=e(t) ;pi-alfa). Ensuite on convertie l’écart temporelle en degré et ainsi on trouve l’angle d’amorçage grâce à la formule suivante : 360*t*f t étant l’écart temporel mesuré et f la fréquence du signal

f) Les expressions des différentes grandeurs sont faite avec l’hypothèse que la valeur efficace

de la source est de 120V.

La valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge :

< 𝑢𝑐 >=1

2𝜋∫ 𝑢𝑐

𝛼+2𝜋

𝛼

𝑑(𝜔𝑡) =1

2𝜋∫ 𝑒(𝑡)𝑑(𝜔𝑡)

𝜋

𝛼

=𝑉√2

2𝜋(1 + cos 𝛼)

𝑢𝑐𝑚𝑎𝑥 =𝑉√2

𝜋

La valeur moyenne réduite de la tension aux bornes de la charge :

< 𝑢𝑐 >∗=< 𝑢𝑐 >

𝑢𝑐𝑚𝑎𝑥=

1

2(1 + cos 𝛼)

La valeur efficace du courant Ic :

𝐼𝑐𝑒𝑓𝑓 = √1

2𝜋∫ (

𝑒(𝑡)

𝑅)

2

𝑑(𝜔𝑡)

𝜋

𝛼

=𝑉√2

2𝑅√1 −

𝛼

𝜋+

sin 2𝛼

2𝜋

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12-150

-100

-50

0

50

100

150Vc

Maximale pour 𝛼 = 0; 𝑑𝐼𝑐

2

𝑑𝛼= 0 ;

Donc 𝐼𝑐𝑚𝑎𝑥 =𝑉

𝑅√2

La valeur efficace réduite du courant i*c :

𝑖𝑐∗ =

𝐼𝑐𝑒𝑓𝑓

𝐼𝑐𝑒𝑓𝑓𝑀= √1 −

𝛼

𝜋+

sin 2𝛼

2𝜋

g) l’allure théorique des grandeurs 𝒖𝒄 et R𝑰𝒄 en fonction de 𝜶.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

10

20

30

40

50

60graphe de <u>

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

10

20

30

40

50

60

70

80

90Graphe RIc

RIc Theorique

h) le schéma de câblage de la chaine de conversion de l’énergie :

On utilise l’appareil magnétoélectriquepour la valeur moyenne de la tension et l’appareil

ferromagnétique pour la valeur efficace du courant et ces appareils sont identifies grâce aux

symboles associés pour chacun

j) les valeurs expérimentales relevées sont données dans le tableau suivant :

Dt alfa Vmean Ieff

9.4 10.8 52.5 10.4

8.6 25.2 50.2 10.2

7.7 41.4 46 10

6.2 68.4 36 8.9

5.6 79.2 31.2 8

5 90 25.9 7.1

4.4 100.8 20.8 6.1

3.6 115.2 15 4.85

2.8 129.6 7 3.1

2.4 136.8 1.2 0

k) Graphe de <u> en fonction de l’amorçage

Graphe de Ic et RIc en fonction de l’angle d’amorcage

l) Sur le graphe de Ic et RIc on fait le rapport entre 2 valeur pour un certain Ic et on trouve la valeur de R :

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

10

20

30

40

50

60graphes de <u>

<u> Theorique<u> experimentale

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

10

20

30

40

50

60

70

80

90Graphes de Ic et RIc

Ic experimentaleRIc Theorique

𝑅 =𝑅𝐼𝑐

𝐼𝑐=

84.8528

10.4= 8.1589 Ω

Ainsi on trouve les graphes de Ic suivants :

m) les courbes réelles de <uc> sont différentes de celles théorique en raison de la présence de la résistance du transformateur.

3.2. Débit du montage tête-bêche à thyristors sur résistance pure

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

2

4

6

8

10

12Graphes de Ic

Ic experimentaleIc Theorique

n) Les graphes de Vt=Vak, Ic et Vc tracés à partir de Matlab

o) on utilise les curseurs sur l’oscilloscope pour déterminer la valeur de l’écart temporel qui correspond au blocage (U=e(t) ;alfa). Ensuite on convertie l’écart temporelle en degré et ainsi on trouve l’angle d’amorçage grâce à la formule suivante : 360*t*f t étant l’écart temporel mesuré et f la fréquence du signal p) La valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge :

< 𝑢𝑐 >=1

2𝜋∫ 𝑢𝑐

𝛼+2𝜋

𝛼

𝑑(𝜔𝑡) =1

2𝜋[∫ 𝑒(𝑡)

𝜋

𝛼

𝑑(𝜔𝑡) + ∫ 𝑒(𝑡)

2𝜋

𝛼+𝜋

𝑑(𝜔𝑡)] = 0

La valeur moyenne réduite de la tension aux bornes de la charge :

< 𝑢𝑐 >∗= 0

La valeur efficace du courant Ic :

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12-200

-100

0

100

200Vak

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12-200

-100

0

100

200Ic

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12-200

-100

0

100

200Vc

𝐼𝑐𝑒𝑓𝑓 = √1

2𝜋[∫ (

𝑒(𝑡)

𝑅)

2

𝑑(𝜔𝑡)

𝜋

𝛼

+ ∫ (𝑒(𝑡)

𝑅)

2

𝑑(𝜔𝑡)

2𝜋

𝛼+𝜋

] =𝑉√2

2𝑅√2 −

2𝛼

𝜋+

sin 2𝛼

𝜋

Maximale pour 𝛼 = 0

La valeur efficace réduite du courant i*c :

𝑖𝑐∗ =

𝐼𝑐𝑒𝑓𝑓

𝐼𝑐𝑒𝑓𝑓𝑀=

1

√2√2 −

2𝛼

𝜋+

sin 2𝛼

𝜋

La valeur efficace du courant U :

𝑈𝑐𝑒𝑓𝑓 =𝑉√2

2√2 −

2𝛼

𝜋+

sin 2𝛼

𝜋

La valeur efficace réduite du courant u*c :

𝑢𝑐∗ =

𝑈𝑐𝑒𝑓𝑓

𝑈𝑐𝑒𝑓𝑓𝑀=

1

√2√2 −

2𝛼

𝜋+

sin 2𝛼

𝜋

La valeur de la puissance moyenne dissipée dans la charge :

< 𝑝 > =1

𝜋∫ 𝑢𝑐𝐼𝑐

𝜋

𝛼

𝑑(𝜔𝑡) =1

𝜋∫

𝑒2(𝑡)

𝑅

𝜋

𝛼

𝑑(𝜔𝑡) =𝑉2

𝑅[1 −

𝛼

𝜋+

𝑠𝑖𝑛2𝛼

2𝜋]

Maximale pour 𝛼 = 0

La valeur réduite de la puissance moyenne dissipée dans la charge :

< 𝑝 >∗=< 𝑝 >

< 𝑝 >𝑀= [1 −

𝛼

𝜋+

𝑠𝑖𝑛2𝛼

2𝜋]

La valeur de la puissance de dimensionnement du transformateur :

𝑆 = 𝐸𝐼𝑐𝑒𝑓𝑓 =𝑉2

√2𝑅√2 −

2𝛼

𝜋+

sin 2𝛼

𝜋

Maximale pour 𝛼 = 0 La valeur réduite de la puissance de dimensionnement du transformateur :

𝑠∗ = 𝐸𝐼𝑐𝑒𝑓𝑓 =1

√2√2 −

2𝛼

𝜋+

sin 2𝛼

𝜋

Le facteur de puissance de l’installation au niveau du secondaire du transformateur :

𝐹𝑝 =< 𝑝 >

𝑆= √1 −

𝛼

𝜋+

sin 2𝛼

2𝜋

q) l’allure théorique des grandeurs RIc, R<p> et Fp en fonction de

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

5000

10000

15000Graphe de R<p>

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

20

40

60

80

100

120Graphe de RIc

r) le schéma de câblage de la chaine de conversion de l’énergie

t) les valeurs expérimentales sont données dans le tableau suivant

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1Graphe de Fp

Dt alfa <p> Veff Ieff

0.7 12.6 1700 120 14.5

1.1 19.8 1675 120 14.4

1.7 30.6 1650 120 14.25

2.4 43.2 1537.5 120 13.8

3.3 59.4 1300 120 12.8

4 72 1125 120 11.95

4.9 88.2 800 120 10

6 108 487.5 120 7.8

7.1 127.8 175 120 4.7

8 144 75 120 2.5

Le facteur de puissance est calculé à partir données expérimentales en utilisant la formule écrite précédemment et la puissance mesurée est multipliée par le coefficient de l’appareil u) les tracés théorique et expérimentales

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

5

10

15graphes de Ic

Ic TheoriqueIc experimentale

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800graphes de <p>

<p> Theorique<p> experimentale

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1graphes de Fp

Fp TheoriqueFp experimentale

v) Sur le graphe de Ic et RIc on fait le rapport entre 2 valeur pour un certain Ic et on trouve la valeur de R :

𝑅 =𝑅𝐼𝑐

𝐼𝑐=

119.8658

14.5= 8.2666 Ω

L’erreur est estimée à : 1.3% ce qui est acceptable w) les courbes réelles de <uc> sont différentes de celles théorique en raison de la présence de la résistance du transformateur, de l’erreur de mesures et de l’erreur de lecture

3.3Débit du montage tête-bêche sur charge RL

x)

t alfa <p> Veff Ieff phi

7 126 87.5 120 2.5 20.88

6.1 109.8 225 120 4.3 25.2

4.6 82.8 512.5 120 7.1 28.8

2.8 50.4 937.5 120 9.8 28.08

1.76 31.68 1075 120 10.5 30.24

phi est mesure grâce aux curseurs entre le point de passage du courant en zéro et le point de passage de la tension en zéro. Et l’amorçage dans ce cas est mesure du pt de passage de la tension en zéro jusqu’au point d’amorçage y) La tension s’annule avant le courant car L ralentit le courant qui prend plus de temps pour s’annuler et ainsi l’effet de L est bien évident au niveau des formes d’ondes retrouvées aa) les valeurs de l’argument de la charge sont données dans le tableau. Ces valeurs peuvent évidement donner la valeur de l’inductance puisque l’introduction de cette dernière à causer le déphasage qui n’apparaissait pas précédemment. De plus le changement de la valeur de L (malgré le bruit qu’elle à causer) a eu un effet sur les formes d’ondes. bb) la largeur de l’impulsion n’apparaît pas qu’au cas limite ou alfa est a peu près égale à phi et ainsi dans ce cas si l’impulsion est faible le second thyristor ne s’amorce pas car le courant qui le traverse s’annule avant que l’impulsion puisse le rendre passant cc) les valeurs expérimentales sont données dans le tableau suivant dd) Graphes des valeurs expérimentales

3.4. Utilisation d’une diode de roue libre en présence d’une source de tension contre- électromotrice vis-à-vis du courant.

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 1300

200

400

600

800

1000

1200Graphe de <p>

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 1302

3

4

5

6

7

8

9

10

11Graphe de Ic

La diode annule la partie négative et lorsque la diode et bloqué la tension Uc est égale à E. Ainsi en augmentant E on diminue l’effet de la diode et on augmente l’effet de la bobine. Fig1 E=70 V

fig2 E=130V