Redresseur/Redresseur double alternance monophasé

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Redresseur double alternance monophasé
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Chapitre no5
Leçon : Redresseur
Chap. préc. : Redresseur simple alternance triphasé
Chap. suiv. : Redresseur double alternance triphasé
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Redresseur/Redresseur double alternance monophasé
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Introduction[modifier | modifier le wikitexte]


Si V(t) est la tension d'entrée et Vs(t) la tension en sortie du redresseur, on obtient alors une tension de sortie qui ressemble à la suivante si la charge est résistive ou inductive :

Redresseur monophase double alternance courbe.png

La tension d'entrée utilisée pour illustrer le chapitre est une tension sinusoïdale. En effet, la tension à redresser est souvent celle du réseau monophasé domestique (le réseau 50 Hz d'EDF en France, par exemple).

Toutefois l'allure de la tension de sortie dépend de la charge. Elle n'est pas systématiquement la valeur absolue de la tension d'entrée, particulièrement quand le pont redresseur alimente une charge capacitive ou une charge comportant une force électromotrice. En revanche, le courant de sortie correspond toujours à la valeur absolue du courant d'entrée.

Il existe deux types de redresseurs double alternance :

  • les redresseurs double alternance non commandés ou ponts de diodes, composés de diodes
  • les redresseurs double alternance commandés, composés de thyristors

Dans les montages qui suivent, la charge, qui est souvent de type inductif pour les dispositif de forte puissance, est représentée par une source de courant.

Pont de Graëtz non commandé[modifier | modifier le wikitexte]

Ce type de redresseur est réalisé en utilisant un montage en pont de Graëtz avec des diodes comme le montre le schéma suivant :

Redresseur monophase double alternance.png

Le fonctionnement de ce montage est basé sur les fonctions Max et Min vues en introduction. En effet, les diodes D_1 et D_2 conduisent quand V(t), la tension d'entrée, est positive. Les diodes D_3 et D_4 conduisent quand V(t) est négative.

Supposons que la tension d'entrée est de la forme :

V(t) = V\sqrt2sin(\omega t)

et \omega = \frac{2\pi}T


Calcul de la valeur moyenne de la tension de sortie :
Entre 0 et \textstyle{\frac T2}, D_1 et D_2 conduisent, on a alors V_s(t) = V(t). Entre \textstyle{\frac T2} et T, D_3 et D_4 conduisent, on a alors V_s(t) = -V(t).

La tension de sortie est donc périodique de période \textstyle{\frac T2}. La valeur moyenne de la tension de sortie est :

<V_s(t)> = \frac1{\left(\frac T2\right)}\int_0^{\frac T2}V(t)\mathrm dt = \frac1{\left(\frac T2\right)}\int_0^{\frac T2}V\sqrt2sin(\omega t)\mathrm dt

Finalement,


<V_s(t)> = \frac {2\sqrt2}\pi V



Calcul du facteur de puissance de la source :
La puissance moyenne consommée par la source est :

P = <V_s(t)>\cdot I_0 = \frac {2\sqrt2}\pi V\cdot I_0

La puissance apparente de la source d'alimentation est :

S = V_{eff}(t) \cdot I_{eff}(t) = V\cdot I_0

Donc,

f_p = \frac PS = \frac{\frac {2\sqrt2}\pi V\cdot I_0}{V\cdot I_0}

Finalement,


f_p = \frac {2\sqrt2}\pi \approx 0.9



On obtient donc le résultat suivant :

Redresseur monophase double alternance diode courbe.png

Pont de Graëtz commandé[modifier | modifier le wikitexte]

Ce type de redresseur est réalisé en utilisant un montage en pont de Graëtz avec des thyristors avec une charge inductive comme le montre le schéma suivant :

Redresseur monophase double alternance thyristor.png

Le fonctionnement de ce montage est basé sur les fonctions Max et Min vues en introduction. En effet, les thyristors Th_1 et Th_2 conduisent quand V(t), la tension d'entrée, est positive. Les thyristors Th_3 et Th_4 conduisent quand V(t) est négative.

Supposons que la tension d'entrée est de la forme :

V(t) = V\sqrt2sin(\omega t)

et \omega = \frac{2\pi}T


Calcul de la valeur moyenne de la tension de sortie :
Entre \frac\alpha\omega et \textstyle{\frac T2}+\frac\alpha\omega, Th_1 et Th_2 conduisent, on a alors V_s(t) = V(t). Entre \textstyle{\frac T2}+\frac\alpha\omega et \textstyle{T+\frac\alpha\omega}, D_3 et D_4 conduisent, on a alors V_s(t) = -V(t).

La tension de sortie est donc périodique de période \textstyle{\frac T2}. La valeur moyenne de la tension de sortie est :

<V_s(t)> = \frac1{\left(\frac T2\right)}\int_{\frac\alpha\omega}^{\frac T2 + \frac\alpha\omega}V(t)\mathrm dt = \frac1{\left(\frac T2\right)}\int_{\frac\alpha\omega}^{\frac T2+\frac\alpha\omega}V\sqrt2sin(\omega t)\mathrm dt = \frac{V\sqrt2}\pi(cos(\alpha)-cos(\alpha+\pi))

Finalement,


<V_s(t)> = \frac {2\sqrt2}\pi V cos(\alpha)


L'angle \alpha peut varier entre 0 et \pi :

  • entre 0 et \textstyle{\frac \pi2}, la tension moyenne délivrée à la charge est positive. La source fournit de l'énergie à la charge, on est en fonctionnement redresseur.
  • entre \textstyle{\frac \pi2} et \pi, la tension moyenne délivrée à la charge est négative. La charge renvoie de l'énergie à la source, on est en fonctionnement onduleur.


Calcul du facteur de puissance de la source :
La puissance moyenne consommée par la source est :

P = <V_s(t)>\cdot I_0 = \frac {2\sqrt2}\pi V\cdot I_0 cos(\alpha)

La puissance apparente de la source d'alimentation est :

S = V_{eff}(t) \cdot I_{eff}(t) = V\cdot I_0

Donc,

f_p = \frac PS = \frac{\frac {2\sqrt2}\pi V\cdot I_0 cos(\alpha)}{V\cdot I_0}

Finalement,


f_p = \frac {2\sqrt2}\pi cos(\alpha) \approx 0.9cos(\alpha)



On obtient donc le résultat suivant :

Redresseur monophase double alternance thyristor courbe.png

Conclusion[modifier | modifier le wikitexte]

L'utilisation d'un pont de Graêtz, commandé ou non, permet de redresser la tension d'entrée du redresseur.

Les thyristors permettent de régler la valeur moyenne de la tension de sortie.


Redresseur
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