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PROBLÈMES CORRIGÉS D’ÉLECTRONIQUEDE PUISSANCE
 Niveaux de difficulté u progressifs Corrigés détaillés u
Pierre Mayé Professeur de physique appliquée à Arras
Illustration de couverture :©digitalvision
© Dunod, Paris, 2013 ISBN 9782100588282
TabledesmaTières
PARTIE I •ConversIon alternatIf-ContInu
Chapitre 1 •rEdRESSEUR NON cOmmàNdé PD3
Chapitre 2 •rEdRESSEUR NON cOmmàNdé s9
Chapitre 3 •rEdRESSEUR cOmmàNdé PD3
Chapitre 4 •rEdRESSEUR dE cOURàNT
Chapitre 5 •rEdRESSEUR MlI â àppEL dE cOURàNT SiNUSOïdàL
PARTIE II •ConversIon ContInu-ContInu
Chapitre 6 •HàchEUR àLimENTàNT UN mOTEUR â cOURàNT cONTiNU
Chapitre 7 •HàchEUR àbàiSSEUR
Chapitre 8 •HàchEUR éLéVàTEUR EN cORREcTEUR dE FàcTEUR dE pUiSSàNcE
PARTIE III •ConversIon ContInu-alternatIf
Chapitre 9 •oNdULEUR dE SEcOURS
Chapitre 10 •oNdULEUR d’UNE iNSTàLLàTiON phOTOVOLTàïqUE
Chapitre 11 •oNdULEUR â RéSONàNcE
Chapitre 12 •CONVERTiSSEUR àLTERNàTiF-àLTERNàTiF â dEUx ONdULEURS
PARTIE IV •ConversIon alternatIf-alternatIf
Chapitre 13 •GRàdàTEUR mONOphàSé â TRàiNS d’ONdES
Chapitre 14 •GRàdàTEUR â cOmmàNdE dE phàSE
Chapitre 15 •GRàdàTEUR TRiphàSé â TRàiNS d’ONdES
© Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit.
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205
227
243
III
Partie฀I CONVERSiON àLTERNàTiF-cONTiNU
1. rEdRESSEUR NON cOmmàNdé PD3 2. rEdRESSEUR NON cOmmàNdé s9 3. rEdRESSEUR cOmmàNdé PD3 4. rEdRESSEUR dE cOURàNT 5. rEdRESSEUR MlI â àppEL dE cOURàNT SiNUSOïdàL
3 15 37 49 63
redresseurnoncommandéPd3
Niveau de difficulté:฀*฀–฀Application฀simple฀du฀cours฀accessible฀à฀tous.
1
Le problème s’intéresse au redresseur le plus courant dans les applications industrielles : le mon-tage PD3. Les questions sont proches du cours et permettent ainsi de revoir les méthodes classiques d’étude des redresseurs. Après trois parties consacrées à l’étude du montage en fonctionnement normal, la dernière partie traite de son comportement en cas de défaut.
É
n
o
n
C
É
L’étage d’entrée d’une alimentation à découpage destinée à maintenir en parfait état électrique une batterie d’accumulateurs est un pont redresseur non commandé PD3 (îgure 1.1).
figURE 1.1– rEdRESSEUR NON cOmmàNdé PD3.
Ce montage comporte six diodes supposées idéales. Il est alimenté par un réseau dont les ten-sions simplesv,vetvforment un système triphasé équilibré direct de valeur efîcaceV= 230 V 12 3 © DuentoddeTofutreéreqpruoedunctcioennfon=aut5or0is,é0eesHt uznd:élit.
3
Chapitre 1 • Redresseur non commandé PD3
4
v1=V
v=V 2
v V 3=
2 cosθ
2π 2 cosθ − 3
2π 2 cosθ + 3
avec θ = ωt= 2πft. La sortie du pont PD3 est branchée sur un récepteur dont l’inductance est sufîsamment élevée pour que la charge puisse être assimilée à une source de courant continuI= 7,20 A. 0
a. éTudedesTensions
a.1 Tracer la courbe de la tension redresséeuaux bornes du récepteur en fonction de l’angle θ. d Indiquer les intervalles de conduction de chacune des diodes. a.2 Quel est l’indice de pulsationpde la tension redressée ? a.3 Exprimer la valeur moyenneUde la tension redresséeuen fonction deVpuis effectuer d0d l’application numérique.
b. éTudedescouranTs
B.1 Tracer la courbe de l’intensitéidu courant dans la diode Den fonction de l’angle θ. D 11 B.2 Exprimer l’intensité moyenneIdu courant dans une diode en fonction deIpuis effectuer D0 0 l’application numérique. B.3 Établir l’expression de l’intensité efîcaceIdu courant dans une diode en fonction deIet D0 calculer sa valeur. B.4 Tracer la courbe de l’intensitéidu courant dans le îl de ligne 1 en fonction de l’angle θ. 1 B.5 Exprimer l’intensité efîcaceIdes courants en ligne en fonction deIet calculer sa valeur. 0
c. éTudedesPuissances
C.1 Déterminer la puissance apparenteSà l’entrée du redresseur. C.2 Calculer la puissance activePappelée par le redresseur. C.3 Calculer le facteur de puissancefà l’entrée du montage. P
sOLUTiON
C.4 Tracer l’allure de la courbe du fondamentali du courant en ligneidonner la (sans 1f1 valeur de son amplitude). En déduire le déphasage φdu fondamentalidu courantipar rapport f1f1 à la tensionv. 1 C.5 Que peut-on dire de la puissance réactiveQappelée par le redresseur ? C.6 En déduire la puissance déformanteDappelée par le redresseur.
d. FoncTionnemenTencasdedéFauT
La diode Dest détruite et elle se comporte comme un circuit ouvert (îgure 1.2). 1
figURE 1.2– COUpURE d’UNE diOdE.
D.1 Tracer la courbe de la tension redresséeuaux bornes du récepteur en fonction de l’angle d θ. Indiquer les intervalles de conduction de chacune des diodes. D.2 Exprimer la valeur moyenneUde la tension redresséeuen fonction deVpuis effectuer d0d l’application numérique. Par quel coefîcient cette valeur moyenne est-elle réduite par rapport au fonctionnement normal ?
solutIon
a. éTudedesTensions
a.1et D  Les diodes D , D constituent un commutateur à cathodes communes. À chaque ins-12 3 tant, la diode passante est celle qui est reliée à la phase du réseau présentant la tension la plus positive. Les diodes D′1, D′2D′ et 3un commutateur à anodes communes. À chaque constituent instant, la diode passante est celle qui est reliée à la phase du réseau présentant la tension la plus
© Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit.
5
p= 6
2
2=566 V
U U M=
3
A.2 L’indice de pulsationpde la tension redressée est le nombre de calottes de sinusoïde com-posant cette tension pendant une période 2π :
6
U=230
Chapitre 1 • Redresseur non commandé PD3
négative. Pendant une période de l’alimentation, la tension redresséeuest donc constituée de six d calottes de sinusoïdes qui correspondent aux tensions composées du réseau (îgure 1.3).
Application numérique :
L’amplitude de ces tensions est alors :
3=400 V
Application numérique :
La valeur efîcace des tensions composées est :
UM=400
U=V
Figure 1.3– Courbe de la tension redressée.