Cours électronique de puissance

Exercices corrigés d'électronique de puissance sur le redressement


Télécharger Exercices corrigés d'électronique de puissance sur le redressement

★★★★★★★★★★1 étoiles sur 5 basé sur 1 votes.
Votez ce document:

Télécharger aussi :


Exercices corrigés d'électronique de puissance sur le redressement

Exercice Red01 : redressement non commandé : redressement monoalternance

La tension u est sinusoïdale alternative.

D est une diode supposée parfaite (tension de seuil nulle).

La charge est une résistance R.

1- Quel est l'état de la diode quand u > 0 ?

En déduire la relation entre v et u.

2- Quel est l'état de la diode quand u < 0 ?

En déduire la tension v.

3- Tracer u et v en concordance de temps.

4- Montrer que la valeur moyenne de la tension v est :

π< > =Vˆv

On rappelle que :

∫< > = T0dt)t(v T1v

5- Application numérique

La valeur efficace de la tension u est de 10 V.

R = 220 Ω.

Calculer < v > et < i >.

Calculer la valeur efficace de la tension v.

On rappelle que :

Veff = < ²v >

Exercice Red02 : redressement non commandé

1- Un transformateur à point milieu possède au secondaire deux enroulements ayant le même nombre de spires :

1-1- Quel est le rôle du circuit magnétique d'un transformateur ?

1-2- Justifier que : u2(t) = - u1(t).

1-3- Calculer le nombre de spires des enroulements du secondaire pour que la valeur efficace des tensions u1(t) et u2(t) soit de 10 volts (le transformateur est supposé parfait).

On donne : nombre de spires du primaire : 460.

2- On branche au secondaire du transformateur un pont redresseur constitué de deux diodes. secteur

230 V

50 Hz

D1

D2 u1 R u2

La charge du redresseur est une résistance R :

On suppose que la tension de seuil des diodes est nulle.

2-1- Quel est l’état des diodes quand u1 > 0 ?

2-2- Quel est l’état des diodes quand u1 < 0 ?

2-3- Compléter, en les justifiant, les chronogrammes de v, uD1, uD2, i, iD1 et iD2 (cf. document réponse).

On donne : R = 10 Ω.

2-4- Calculer les valeurs moyennes suivantes : < v >, < i >, < iD1 > et < iD2 >.

2-5- Montrer que : v eff = u1 eff (= 10 V).

On rappelle que la valeur efficace est par définition : v eff = < )²t(v >.

En déduire les valeurs efficaces des courants : i eff, iD1 eff et iD2 eff.

Calculer la puissance consommée par la résistance.



2-6- On branche un condensateur en parallèle avec la résistance.

Calculer la capacité du condensateur pour avoir un taux d’ondulation de la tension de 10 %.

Exercice Red03 : redressement non commandé : Pont de Graëtz monophasé

Le montage redresseur ci-dessous est alimenté par le secondaire d'un transformateur qui fournit une tension sinusoïdale v :

Les diodes sont supposées parfaites (tension de seuil nulle).

1-1- Calculer la période, la valeur efficace et la valeur maximale de cette tension.

Dessiner le chronogramme v(t).

Donnée : le rapport de transformation du transformateur est de 0,21.

1-2- La charge est une résistance RC = 17 Ω.

Représenter en concordance de temps la tension aux bornes de la charge u(t) et la tension v(t).

Indiquer les intervalles de conduction des diodes.

1-3- Calculer la valeur moyenne < u > de u.

Dessiner le chronogramme i(t).

En déduire la valeur moyenne < i > du courant dans la résistance.

1-4- Calculer la puissance consommée par la résistance.

2- La charge du pont est maintenant constituée par l'induit d'un moteur à courant continu à excitation indépendante, en série avec une bobine de lissage de résistance interne négligeable et d’inductance suffisante pour que le courant d'induit soit considéré comme constant :

I = 2,5 A.

2-1- On admet que les intervalles de conduction des diodes ne sont pas modifiés.

En déduire la forme de la tension u et sa valeur moyenne < u >.

2-2- Quelle est la relation entre les valeurs instantanées des tensions u, uL aux bornes de la bobine et um aux bornes de l'induit du moteur ?

2-3- Justifier que < uL> = 0 V.

En déduire la valeur moyenne < um > de um.

2-4- L'induit du moteur ayant une résistance R = 1 Ω, calculer la valeur de sa f.e.m. E.

2-5- Calculer la puissance consommée par l’induit du moteur.

Exercice Red04 : redressement non commandé : chargeur de piles

Schéma du montage :

...

Le transformateur est supposé parfait. Le rapport de transformation est mv = 0,06.

Les diodes sont supposées parfaites.

1- Tracer v(t) : préciser la période, Vˆ et la valeur efficace V.

2- Tracer en concordance de temps uR(t), i(t) et iD(t).

3- Démontrer que :

π Vˆ 2

u < R >= .

Application numérique.

4- En déduire < i > et < iD >.

Calculer les valeurs efficaces I et ID.

5- Calculer la puissance consommée par la résistance.



On désire maintenant charger deux piles Ni-Cd de fem 1,2 V, de « capacité » 500 mAh.

La résistance interne est négligeable.

...

6- Justifier l’allure de la tension uR(t).

7- Tracer i(t) en concordance de temps.

8- On admet que :

π Vˆ 2

u < R >≈ .

En déduire < i >.

Application numérique.

9- Quelle est la puissance consommée par une pile ?

10- Quelle est la durée de charge (en heures) ?

11- En pratique, la durée de charge est plus longue (14 heures).

Proposer une explication.

N.B. Les questions 7 à 11 sont indépendantes du reste de l’exercice.

Exercice Red05 : redressement commandé : redressement monoalternance

...

Une charge résistive R = 100 Ω est alimentée à travers un thyristor Th (supposé parfait) par une source de tension sinusoïdale alternative u.

1- Déterminer la valeur efficace de la tension u.

2- Indiquer les intervalles de conduction et de blocage du thyristor.

3- Montrer que la valeur moyenne de la tension v est : 1( cos )

2vˆv + θπ < >=

Faire l’application numérique.

...

Exercice Red06 : redressement commandé : pont mixte monophasé

Un pont mixte monophasé alimente un moteur à courant continu à excitation indépendante et constante.

Il délivre une tension u de valeur moyenne < u > = 169 V, l'angle θ de retard à l'amorçage des thyristors étant réglé à 45°.

Le courant dans le moteur est parfaitement lissé par une bobine de résistance interne

r = 0,1 Ω.

Son intensité I est égale à 25 A.

La vitesse de rotation du moteur est de 1800 tours par minute.

...

1- Le pont est alimenté avec une tension sinusoïdale v de fréquence 50 Hz.

Représenter en concordance de temps la tension u(t) et la tension v(t).

Préciser les intervalles de conduction de chaque thyristor et de chaque diode sur une période.

2- Calculer la valeur efficace de la tension v.

3- La résistance de l’induit du moteur est R = 0,4 Ω.

Calculer la f.e.m. du moteur.

En déduire la puissance électromagnétique Pem du moteur.

Calculer la puissance absorbée par l'induit du moteur.

4- La charge du moteur variant, le moment Tem de son couple électromagnétique est doublé.

Que devient la f.e.m. du moteur ?



En déduire la vitesse de rotation. Commentaire ?

Corrigés

Exercice Red01 : redressement non commandé : redressement monoalternance

La tension u est sinusoïdale alternative.

D est une diode supposée parfaite (tension de seuil nulle).

La charge est une résistance R.

1- Quel est l'état de la diode quand u > 0 ?

En déduire la relation entre v et u.

La diode conduit.

v = u

2- Quel est l'état de la diode quand u < 0 ?

En déduire la tension v.

La diode est bloquée.

i = 0 donc v = 0 V.

3- Tracer u et v en concordance de temps.

... ...

Exercice Red02 : redressement non commandé

1-1-

Le circuit magnétique d'un transformateur permet de canaliser les lignes de champ magnétique entre le primaire et le secondaire.

1-2-

Les deux enroulements ayant le même nombre de spires, les deux tensions ont la même amplitude. De plus, elles sont en opposition de phase à cause de la convention de signe choisie pour les tensions : u2(t) = - u1(t)

1-3-

Nombre de spires d’un des enroulements du secondaire : 460×(10 / 230) = 20

2-1- D1 conduit et D2 est bloquée.

2-2- D2 conduit et D1 est bloquée.

2-3-

u1 > 0 : uD1 = 0 et v = u1 ; uD2 = u2 - v = -2u1 < 0

u1 < 0 : uD2 = 0 et v = u2 = -u1 > 0 ; uD1 = u1 – v = 2u1 < 0

Loi d’Ohm : i = v/R

iD1 = i quand D1 conduit ; iD1 = 0 quand D1 est bloquée

iD2 = i quand D2 conduit ; iD2 = 0 quand D2 est bloquée

(cf. document réponse).

2-4- 0,9 V

2vˆ 2 10 2

v = π × = π < >=

<i> = <v>/R = 0,90 A

<iD1> = <i>/2 = 0,45 A

<iD2> = <iD1> = 0,45 A



1081