Support de formation avancé sur les gradateurs
CHAPITRE I Etude théorique des gradateurs I.1.Introduction : Les gradateurs peuvent assurer la commande et le réglage du courant débité par une source alternative dans une charge aussi alternative, avec valeur efficace contrôlée sans changement de fréquence .La variation de cette valeur efficace se fait par découpage de la tension à l’aide d’un interrupteur statique. Les gradateurs possèdent deux types de fonctionnement les plus utilisés : Gradateur à train d’ondes : Utilisé dans l’électrothermique spécialement les fours. Gradateur a angle de phase : Utilisé pour la commande des moteurs asynchrones aussi pour l’éclairage. Actuellement tous les gradateurs fonctionnent sur le principe de la commande de phase qui consiste à amorcer l’interrupteur statique avec un retard réglable, et à laisser le blocage s'effectuer en commutation naturelle. L’interrupteur doit permettre le passage du courant dans les deux sens. On utilise deux thyristors montés tête-bêche ou un triac pour les faibles puissances. le courant débité est ininterrompu. En effet, comme, un gradateur comporte simplement, par phase, un interrupteur placé en série avec la charge. Il s'ensuit que l'on ne pourra pas faire abstraction de la nature de la charge et que, comme pour toute étude en courant discontinu, il faudra raisonner sur une succession de cas particuliers. Pour ne pas alourdir la description, nous nous limiterons cependant aux cas les plus usuels de débit sur circuit résistif et sur circuit inductif pour le monophasé et circuit résistif seulement pour le gradateur triphasé. [6] I.2. Définition: Le gradateur est un appareil qui permet de convertir une tension alternative sinusoïdale à fréquence fixe et de valeur efficace constante en une tension alternative de valeur efficace réglable. Il est le plus souvent constitué de deux thyristors en antiparallèles ou des triacs pour les faibles puissances. |
I.5. Types de gradateurs
La tension aux bornes de la charge évolue suivant la séquence de commande, ainsi on différenciera deux types de gradateurs [13] :
I.5.1 Gradateur à angle de phase
I.5.1.1 Principe de fonctionnement
Dans ce type de gradateur, Le thyristor ?? est amorcé durant l’alternance positive avec un angle de retard par rapport au passage par zéro de la tension secteur. Le thyristor ?? est amorcé durant l’alternance négative avec le même angle de retard.
I.5.1.2 Domaine d’utilisation :
- Chauffage
- éclairage
- variation de vitesse des moteurs alternatifs de faible puissance (perceuse, aspirateurs de quelques centaines de Watts)
I.5.2 Gradateur à train d’onde
I.5.2.1 Principe de fonctionnement :
Dans ce type de gradateur, Le thyristor ?? et le thyristor ?? sont amorcés de manière continue pendant le temps Ton (période de conduction) et ils sont ensuite bloqués jusqu’à la fin de la période de modulation. On obtient alors aux bornes de la charge la tension suivante :
Fig (I.2) : amorçage du gradateur monophasé a train d’onde I.5.2.2 Domaine d’utilisation : - Chauffage -utilisés sur des systèmes d’une inertie thermique important I.6 Application des gradateurs: Les gradateurs sont des convertisseurs simples à réaliser. On les utilise pour [12] : ü Contrôle de l'éclairage / éclairage dans les circuits d'alimentation en courant alternatif. ü Chauffage par induction. ü Chauffage industriel et chauffage domestique. ü Changement de prise du transformateur (lors du changement de prise du transformateur de charge). ü Régulation de la vitesse des moteurs à induction ü Commandes d'aimant AC I.7.Avantages et inconvénients : Les avantages de l’« interrupteur statique » sont évidents [1] : ü pas de risque de rebondissement, ü établissement du courant à un instant précis, ü ouverture avec un retard égal au maximum à une demi-période, ü ouverture sans rupture de courant, donc sans surtension, ü possibilité de cadences de fonctionnement très rapides : on peut ne laisser passer le courant que pendant quelques alternances, ce qui est très intéressant pour le soudage par points par exemple. Mais cet «interrupteur » : ü est plus fragile en cas de surcharge qu’un interrupteur électromécanique, ü il ne présente pas de coupure « visible », ü il produit une chute de tension « au contact » beaucoup plus élevée. I.8. Définition du thyristor Le thyristor: en électrotechnique est équivalent à un interrupteur unidirectionnel à fermeture commandé et ouverture naturelle. [4] *Symbole : |
Fig (I.3) : Symbole électrique d’un gradateur
1.2 -fonctionnement du thyristor.
*pour amorcer le thyristor :
Il faut :
-que la tension vak soit positive.
- un impulsion de courant sur la gâchette.
*pour bloquer le thyristor :
Il faut :
-que le courant iak s’annule.
-Appliquant une tension vak négative.
2-2 Angle de retarde à l’amorçage.
L’instant où l’on envoie à l’impulsion de gâchette par rapport au début de chaque demipériode s’appelle le retarde à l’amorçage ce retarde être réglé. Ce qui permet faire varie la valeur moyenne I.9. Le triac :
Est équivalent à deux thyristors montés en opposition. Il n’existe qu’une gâchette et deux anodes. [9]
Fig (I.4) : Symbole électrique du triac
I.10.Gradateur monophasé commandé en retard de phase: I.10.1. Charge résistive : Fig(I.5) : Gradateur monophasé utilisant des thyristors I.10.1.1 Principe Les thyristors ??et T2 sont montés en tète- bèche en peuvent être remplaces par un seul triac. Le thyristor ?? est polarisé en direct pendant le demi-cycle positif de l'alimentation d'entrée Tension. Le thyristor ??est déclenché avec un angle de retard de '?'(0 ≤ ? ≤ ? radians). Considérant le thyristor?? en tant que commutateur fermé idéal, la tension d'alimentation d'entrée apparaît à travers la charge la résistance R et la tension de sortie ?0 = ??pendant ?t= ? à ? radians. Le courant de charge circule à travers le thyristor ??et à travers la résistance de charge R vers le bas pendant le temps de conduction de ??de ?t= ? à ? radians. À ? t= ? , lorsque la tension d’entrée tombe à zéro, le courant du thyristor (qui coule à travers la résistance de charge R) tombe à zéro et par conséquent ??s'éteint naturellement. Aucun courant ne circule le circuit pendant ? t= ? à( ? + ?). Le thyristor ?? est polarisé en avant lors de la négation cycle d'alimentation d'entrée et lorsque le thyristor ?? est déclenché avec un angle de retard (? + ?), la sortie la tension suit le demi-cycle négatif de l'entrée de ? t= (? + ?) à 2 ? . Lorsque ??est ON, le courant de charge circule dans le sens inverse (direction ascendante) à travers T2 pendant ? t= (? + ?) à 2 ? radians. L’intervalle de temps (espacement) entre les impulsions de déclenchement de la porte de ?? et ?? est maintenu à ? radians ou 180°. À ? t= 2? la tension d'alimentation d'entrée tombe à zéro et donc le courant de charge tombe également à zéro et le thyristor ?? s'éteint naturellement. Au lieu |
d’utiliser deux SCR en parallèle, un Triac peut être utilisé pour le contrôle de la tension alternative pleine onde. [12]
Fig(I.6) : Gradateur monophasé (gradateur bidirectionnel) utilisant TRIAC
Fig (I.7) : Forme d’onde d’un gradateur monophasé
I.10.1.2 Partie théorique
Si ?? = √2?? sin ?? est la tension d'entrée et que les angles de retard des thyristors ??et ?? sont (? = ?1 = ?2) , la tension efficace de sortie peut être trouvée à partir de :
(1)
Le courant efficace de la charge
(2)Le courant efficace du thyristor
(3)
I.10.2 Gradateur monophasé avec charge résistive inductive (RL)
I.10.2.1 Principe
En pratique, la plupart des charges sont inductives dans une certaine mesure. Un gradateur monophasé pleine onde avec une charge RL est montre à la figure suivant :
Fig (I.8) : Gradateur monophasé avec charge RL
Supposons que ?? soit déclenché pendant le demi-cycle positif et supporte le courant de charge, en raison de l’inductance dans le circuit, le courant du thyristor ?? ne tomberait pas à zéro à ?t = ?, lorsque la tension d’entrée commence à être négative. Le thyristor ??continuera à conduire jusqu’à ce que sa le courant ??tombe à zéro jusqu'à ?t =?. L’angle de conduction du thyristor ??est ? = ? − ? et dépend de l'angle de retard alpha et de l'angle de facteur de puissance de la charge?. [2,12]
Les formes d'onde du courant du thyristor, des impulsions de déclenchement et de la tension d'entrée sont indiquées sur la figure suivant :
FIG(I.9) : Forme d’onde d’un gradateur monophasé avec charge RL
I.10.2.2 Partie théorique
Si vs=√2?? sin ?? est la tension d’entrée instantanée et l’angle du thyristor ?? est ? ,le courant ?? de thyristor peut être trouve à partir de :
(4)
La solution d’équation (1) est de la forme :
(5)
Où l’impédance de charge Z= et angle de charge ? = tan−1(??/?)
La constante ?? peut être détermine à partir de la condition initiale :
À ?? = ?, ?? = 0
De l’équation (5) ?1 est trouvé comme :
(6)
Substitution d’A1 à partir de l’équation (6) dans l’équation (5) donne :
(7)
L’angle ?, lorsque le courant ?1 tombe à zero et que le thyristor ?1 est bloqué, peut étre trouvé à partir de la condition ?1 = ( ??= ?)=0 dans Eq (7) est donné par la relation :
(8)
L’angle ?,également connu sous le nom d’angle d’extinction, peut être à partir de cette équation transcendantale est nécessite itérative de résolution.
Une fois l’angle ?est connu, l’angle de conduction ? du thyristor ?1 peut etre trouvé :
? = ? − ? (9) La tension efficace de sortie :
(10) Le courant efficace du thyristor peut être trouvé à partir de l’équation (7) comme :
(11)
Et le courant efficace du thyristor peut être détermine en combinant le courant efficace de chaque thyristor comme :
(12)
La valeur moyenne du courant de thyristor peut également être trouvée a partir de l’équation (7) comme :
IA
(13)
Les signaux de déclanchement du thyristor pourraient être des impulsions courtes pour un gradateur avec des charges résistive .ce pendent, de telles impulsion courtes ne sont pas adaptées aux charges inductive .cela peut être explique en référence à la Fig (I.9) [2,12]
Lorsque le thyristor ??est déclencheà ?? = ? + ?, le thyristor ?? est toujours conducteur en raison de l’inductance de charge .Au moment de ??tombe à zéro et ??est éteint à
?? = ? = ? + ?, l’impulsion de porte de thyristor ?? a déjà cassé et par conséquent, ??ne sera pas allumé. [2,12]
En conséquence, seul le thyristor ?? fonctionnera, provoquant des formes d’onde asymétriques de tension et de courant de sortie .cette difficulté peut être résolue en utilisant des signaux de porte continus d’une durée de (? − ?) comme indiqué sur la Fig(I.10) suivant :
Fig (I.10) : Gradateur plein d’onde avec charge RL
Dés que le courant ?? tombe a zéro, le thyristor ??(avec des impulsions de gâchette comme indiqué sur la Fig(I.10), est activé, mais une impulsion de gâchette continue augmente la perte de commutation des thyristors est nécessite un transformateur d’isolement plus grand pour le circuit de déclenchement. En pratique, un train d’impulsion avec des durées courtes, comme indiqué sur la Fig(I.9), est normalement utilisé pour surmonter ces problèmes .l’équation (7) indique que la tension de charge et le courant sera sinusoïdale si l’angle de retard ? est inférieur à l’angle de charge ?.
Si ? est supérier à ?, ?? ??????? de charge serait discontinu et non sinusoïdal. [2,12]
Remarque
1. si ? =?, de Eq (8) sin(? − ?) = sin(? − ?) = 0 (14)
Et ? − ? = ? = ? (15)
2. si l’angle de conduction, ?ne peut pasdépasser ?et que le courant de charge doit passer par zéro, l’angle de retard ? ne peut pas étre inférieur à?et l’intervallede contrôle est :
?≤ ? ≤ ?(16)
3. si ? ≤ ?et les impulsionsde gâchette des thyristors sont de longue durée, le courant de charge ne changerait pas avec ?, mais les deux thyristorsconduiraient pour ?.
Le thyristor??s’allume?? = ?et Le thyristor ??s’allume à?? = ? + ?
I.11. Gradateur triphasé
Il existe de nombreux types de circuits utilisés pour les gradateurs triphasés alternatifs (tension alternative à alternative). Contrairement aux monophasés. Les charges triphasées (équilibrées) sont connectées en étoile ou triangle. Deux thyristors connectés antiparallèles, ou un triac, sont utilisés pour chaque phase dans la plupart des cas. Circuits comme décrit.
Deux circuits sont d’abord pris en charge, tous deux avec une charge résistive équilibrée (R) gradateur triphasé à trois fils avec résistivité équilibrée Charge. [4]
I.11.1 Type des gradateurs triphasés
I.11.1.1 Gradateur triphasé tout thyristors
Les vrais gradateurs triphasés sont formés de trois ensembles de deux thyristor tête-bêche montés entre les bornes ABC du réseau et celles 1, 2,3 du récepteur équilibré couplé en étoile Fig(I.11.b) où en triangle Fig(I.11.C)
Fig(I.11) : Les gradateurs triphasés couplés en étoile et triangle
I.11. 1.2 Gradateur triphasé mixte
On trouve également des structures mixtes, obtenues avec les dernières structures, en remplaçant les thyristors Th1', Th2' et Th3' par trois diodes.
Fig(I.12) :Gradateur triphasé mixte
I.11. 2 Gradateur triphasé couplé en étoile :
I.11.2.1 Principe
Le gradateur triphasé normal est formé de trois groupes de deux thyristors, T1et T4, T3 et T6, T2 et T5 , montés entre les trois bornes de la source et celles du récepteur Fig(I.13)
On désigne ???, ???, ???les tensions simples d’alimentation sinusoïdales, de pulsation ω
Comptées par rapport au point neutre de la source,
Les phases du récepteur sont parcourues par des courants ??, ??et??.
??, ??et ??désignent les tensions aux bornes de ces phases.
??ℎ?, ??ℎ?et, ? Th?les tensions aux bornes des trois groupes de thyristors.
Les thyristors sont débloqués à des intervalles égaux de un sixième de période dans l’ordre suivant : T1 ,T2, T3 , T4 , T5 , T6 . On repère le retard au déblocage par l’angle ? ; le thyristor Th? reçoit son impulsion de commande pour θ =?.
Les thyristors de la même phase sont commandés avec un décalage de 180°.
Les thyristors de la phase 2 sont commandés selon un décalage de 120° par rapport à ceux de la phase 1 [1]
Fig(I.13) :Gradateur triphasé couplé en étoileavec charge résistive
Les formes d'onde des tensions d'entrée, les angles de conduction des thyristors et la sortie
Les tensions de phase 1 pour les angles de retard de déclenchement (α) de (a) 60 et (b) 120 sont illustrées à la Fig(I.14) [10,11]
Fig(I.14): Formes d'onde pour le gradateur triphasé
Pour 0 ° ≤α ≤ 60 ° (π / 6), immédiatement avant le déclenchement du thyristor 1, de deux thyristors (5 et 6) conduite. Une fois que le thyristor 1 est déclenché, trois thyristors (1, 5 et 6) sont conduits. Comme indiqué précédemment, un le thyristor s’éteint lorsque le courant passe à zéro. Les conditions alternent entre deux et trois thyristors conducteurs.
À tout moment, seuls deux thyristors conduisent à 60 ° ≤α ≤ 90 ° .Bien que deux thyristors conduisent à tout moment.
Pour 90 ° ≤α ≤ 150 °, il y a des périodes pendant lesquelles aucun thyristor n'est allumé.
Pour α ≥ 150 °, il n'y a pas de période pour laquelle deux thyristors sont allumés, et la tension de sortie devient nulle à α = 150 ° (5π / 6). La plage d'angle de retard est 0 ° ≤α ≤150°. [11,2]
I.11.2.2 Partie théorique
Les expressions de la valeur efficace de la tension de sortie par phase pour symétrique en étoile charge résistive sont les suivantes. Veuillez noter que θ = ω t. [3] ???? 0° ≤ ? < 60°
(17)
???? 60° ≤ ? < 90°
???? 90° ≤ ? < 150
(19) CHAPITRE II Simulation des gradateurs
Le logiciel MATLAB/SIMULINK, est un bon moyen d’étude des conditions du
fonctionnement voulus de plusieurs types de circuits. Il nous permet d’observer de manière réaliste des phénomènes électriques et physiques (couple, vitesse, tension, courant).
II.1Gradateur Monophasé
II.1.1 charge R
Résultat et Les courbes de simulation : Données : R=100 Ω , Veffs= 90 V
v Pour ? =0° ?????ℎ = 92 v , ?????ℎ = 0.92 ? , ?????1 = 0.62 ?
v ?????ℎ(La tension efficace de charge) ?????ℎ(Le courant efficace de charge )
?????1(Le courant efficace du thyristor 1)
Fig(II.15) : schéma bloc de simulation d’un gradateur monophasé avec une charge résistive
Fig(II.16): La tension de source, la tension et le courant de charge
v Pour ? = ?0°
?????? = ?? ? , ?????? = ?. ?? ? , ?????? = ?. ?? ?
Fig (II.17): La tension de source, la tension et le courant de charge
Fig (II.18) : La tension inverse
II .1.2 Gradateur Monophasé avec une charge RL
v Pour ? =30°
?????ℎ = 92.02 v , ?????ℎ = 0.92 ? , ?????1 = 0.63 ?
Fig(II.19) : schéma bloc de simulation d’un gradateur monophasé avec une charge résistive inductive
Fig (II.20): La tension de source, la tension et le courant de charge
Fig (II.21): La tension inverse du thyristor
v Pour ? = ?0°
??? = ??. ? ? , ??? = ?. ?? ? , ??? = ?. ?? ?
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 temps (v)
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04
temps (v) Ich (v)
0.5
-0.5
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 temps (v)
Fig (II.22): La tension de source, la tension et le courant de charge
Fig (II.23): La tension inverse du thyristor
II.2 Simulation d’un gradateur triphasé avec charge résistive
Fig (II.24) : schéma bloc de simulation d’un gradateur triphasé avec une charge résistive
v Pour ? = ?0°
??????? = ?? ? , ??????? = ?. ?? ? , ?????? = ?. ?? ? , ???? = ??? v
?????ℎ1(La tension efficace de la phase 1) ?????ℎ1(Le courant efficace de la phase 1)
?????1 (Le courant efficace du thyristor 1) ????(La tension composée)
Fig(II.25) : la tension de source
Fig (II.26) : la tension de la phase 1
Fig (II.27) : le courant de la phase 1
Fig (II.28): La tension inverse du thyristor
Fig (II.29) : la tension composée
v Pour ? = ??°
??????? = ?? ? , ??????? = ?. ?? ? , ?????? = ?. ?? ? , ???? = ??? v
Fig (II.30) : la tension de la phase 1
Fig (II.31) : le courant de la phase1
Fig (II.32) : La tension composée
Fig (II.33): La tension inverse du thyristor
v Pour ? = ??°
??????? = ?? ? , ??????? = ?. ?? ? , ?????? = ?. ?? ? , ???? = ?? v
Fig (II.34): La tension de la phase 1
Fig (II.35): le courant de la phase 1
Fig (II.36): La tension inverse du thyristor
Fig (II.37): La tension composée
CHAPITRE III Etude expérimentales des gradateurs Pour valider les résultats obtenus par simulation, des tests expérimentaux ont été effectué sur un circuit représentant un gradateur triphasé commandé débitant sur une charge triphasé purement résistive, le schéma de la manipe est présenté sur la Fig.33. [2] III.1 LES MONTAGES DE L’ELECTRONIQUE DE PUISSANCE: Le montage est constitué de quatre circuits de base, suivante : III.1.1 Circuit de commande : Il comporte les éléments suivant : - Le dispositif nécessaire à la commande des circuits de puissance - La source d'alimentation de faible puissance avec les éléments de protection - Un circuit de puissance du gradateur triphasé commandé - Un circuit de charge (résistance, inductance, et capacité) -Appareillage de mesure (voltmètre et ampèremètre -Carte d’interface pour connecter la manipe avec le PC -Un PC pour visualiser les gradeurs de sortie du gradateur III.1.2 Circuit de puissance : Il comporte l'appareillage nécessaire au fonctionnement des récepteurs de puissance Suivant un automatisme bien défini ; On trouve: Une source de puissance (généralement réseau triphasé). - Un appareil d'isolement (sectionneur). - Un appareil de protection (fusible, relais thermique). - Les contacts de puissance. - Des récepteurs de puissance (R, L, RL). III.1.3 Circuit d’amplification Ce bloc est utilisé pour amplifier le signal généré par le bloc de commande transmet vers la base ou la gâchette des interrupteurs électroniques. |
III.1.4 Circuit de protection
Ce circuit assure l’isolation galvanique (opto-coupleur-transformateur d’impulsion) entre la partie puissance et la partie commande (faible puissance)
III.2 BANC D’ESSAI ET DIFFERENTS DISPOSITIFS DE MESURE
Le banc d’essai est illustré sur la Fig (III.38)
FIG(II.38) :Le banc d’essais
III.2.1 Unité (circuit) de commande du gradateur
1- affichage de la tension d'entrée et la fréquence
2- affichage pour le limiteur d'angle de contrôle
3- Sélection manuelle de la fréquence et de l'angle d’amorçage
4- sélection manuelle de la forme d'impulsion
5- sélection manuelle de la topologie du pont
6- lads pour la topologie du pont
7- sélection manuelle du signal externe
8- entrée pour le contrôle du signal externe ( ±10 ?) 9- Connecteur femelle 25 pôles
III.2.2 Description Transformateur 45/90 0,3 kW
1-Interrupteur principal
2- Douille de sécurité (PE) pour conducteur de protection
3- Disjoncteur d'application 0,8 A pour tension secteur L1 / L2 / L3
4- Témoins de vérification de la tension secteur de L1 / L2 / L3
5- Prises de sécurité, (2U1, 2V1, 2W1) pour le taraudage de la tension de sortie CA.
6 -Prises de sécurité, (2U2, 2V2, 2W2) pour exploiter la tension de sortie CA 7-Prises de sécurité, (2U3, 2V3, 2W3) pour exploiter la tension de sortie CA.
8-Fusible principal T 1,0 pour la tension d'excitation
9- Lampe de contrôle pour surveiller la tension d'excitation
10-Prise de sécurité, (=) pour le taraudage de la tension d'excitation pour les machines (DC) excitées séparément.
III.2.3 FILTRE A CONTROLE DE BRUIT DE PHASE 3×4.5 A
DESCRIPTION
Filtre antiparasitage triphasé à un étage avec amortissement élevé en mode commun et en mode normal, particulièrement adapté aux expériences en électronique de puissance avec circuits convertisseurs à commutation automatique et à commutation de ligne. Le filtre est connecté entre l'alimentation triphasée et le montage de l'expérience et réduit la sortie des signaux d'interférence liés à la ligne dans le réseau basse tension conformément à la norme en 5008-1.
III.2.4 Fusible triple action super rapide
Les fusibles à action rapide RK1 de la série KLNR / KLSR ont été le premier type de fusible limiteur de courant développé. Leur conception à maillons en argent à élément unique leur permet de fournir une protection contre les surcharges et les courts-circuits à action rapide. Lorsqu'ils sont utilisés pour protéger les charges inductives telles que les moteurs, les solénoïdes et les transformateurs, les fusibles de la série KLNR / KLSR doivent être largement surdimensionnés pour éviter d'ouvrir les fusibles sur des courants d'appel inoffensifs. Dans de telles applications, les fusibles de la série KLNR / KLSR peuvent uniquement assurer une protection contre les courts-circuits.
Applications
*Résistances
*Circuits d'éclairage
* Charges non inductives
Les centres de charge et les panneaux de distribution des disjoncteurs à boîtier moulé ont des capacités de coupure accrues lorsqu'ils sont «classés en série» avec les fusibles à action rapide Littelfuse KLNR / KLSR Classe RK1. Reportez-vous à la documentation du fabricant du tableau de distribution pour obtenir la liste des fusibles et des panneaux de distribution homologués UL. Des indices de série allant jusqu'à 200 000 ampères sont disponibles. III.3 Tests expérimentaux
Pour valider les résultats obtenus par simulation, des tests expérimentaux avec différents angles d’amorçages ont été effectués sur le banc d’essais présenté sur la Fig.33. III.3.1 Gradateur monophasé
III.3.1.1 Charge resistive R=100 Ω Veffs=90 v
v Pour α=0°
??????= 102 v ??????= =0.9 A
Fig(III.39) :La tension et le courant de source
(III.40) : la tension et le courant de charge
Fig(III.41) :la tension inverse du thyristor T1
v Pour α=30°
?????ℎ= 95 v ?????ℎ=0.8 A
Fig(III.42) : la tension inverse du thyristor T1
Fig(III.43) :la tension et le courant de charge
III.3.1.2 gradateur monophasé avec une charge RL
R=100 Ω L=50mH Veffs=90 v
v Pour α=30°
?????ℎ= 95 v ?????ℎ= =0.85 A ??1=0.6A
Fig (III.44) : la tension et le courant de charge
Fig (III.45) : la tension inverse du thyristor T1
Fig (III.46) : la tension inverse et le courant du thyristor T1
v Pour α=60°
?????ℎ = 89 v ?????ℎ =0.87 A ??1=0.5A
Fig(III.47) : la tension inverse du thyristor
Fig (III.48) : la tension inverse et le courant du thyristor T1
III.3.2Gradateur triphasé charge résistive R=100 ohm
v Pour α=30°
?????ℎ1 =95v , ?????ℎ1 =0.95 A , V com=160 V
Fig (III.49) : La tension simple de la phase 1 et le courant
Fig(III.50) : La tension composée
v Pour α=66°
?????ℎ1 =70v ?????ℎ1 =0.7 A , V com=125 V
Fig (III.51) : La tension composée
Fig (III.52) : La tension simple de la phase 1 et le courant
v Pour α=94°
Vph1=45v , Iph1=0.4 A , V com=75 V
Fig (III.53) : La tension simple de la phase 1 et le courant
Fig (III.54) : La tension composée et le courant de la phase 1
CHAPITRE IV
Comparaison des résultats théoriques, de simulation et expérimentaux
IV.1 Calcul Théorique (calcul de la tension et du courant efficace):
Le calcul théorique est réalisé en prenant en considération les paramètres suivants :
Données : R=100 Ω Vs= 90 V
IV.1.1 Gradateur monophasé charge R :
Ø La tension efficace de la charge :
1
Ø Le courant efficace de la charge
v Pour ? =0°
1
1
??ℎ=90 V
v Pour ? =30°
1
1
??ℎ=88 V
IV.1.1.2 Gradateur triphasé charge R :
Ø La tension efficace de la charge :
???? ?° ≤ ? < 60°
??????° ≤ ? < 90°
????90° ≤ ? < 150°
Ø Le courant efficace de la charge :
??? ⁄R
Ia =
v Pour ? =30°
??? = 77,73 V, Ia = 0,7773A
v Pour ? =66°
??? = 64.71 V, Ia = 0,64A
v Pour ? =94°
??? = 51.56V, Ia = 0,51A
IV.2 Tableaux de comparaison des résultats théoriques, de simulation et expérimentaux
* IV.2 .1 Gradateur monophasé avec charge résistive
v Pour ? =0°
Les resultats obtenus pour α= 0° sont résumés dans le tableau ci-desous :
α=0° | théoriques | simulations | expérimentaux |
???(V) | 90 | 92 | 102 |
??? (A) | 0.9 | 0 ,92 | 0.9 |
On observe une petite différent entre Les résultats obtenus par simulation et testes expérimentaux les résultats de calcul. Les erreurs sont due principalement aux erreurs de lecture et la precision des appareils de mesures. Donc Les résultats des simulations et testes expérimentaux concordance avec les résultats théoriques (calcul) v Pour ? =30°
Les resultats obtenus pour α= 30° sont résumés dans le tableau ci-desous :
α=30° | théoriques | simulations | expérimentaux |
???(V) | 88 | 91 | 95 |
??? (A) | 0.89 | 0 ,91 | 0.8 |
On note presque la même différence dans les résultats comme expliquer précédemment cela est dû aux erreurs de lectures sur les appareils de mesures .Donc on peut dire que les résultats de simulation et expérimentaux sont en concordance avec les résultats théoriques
*IV.2 .2 Gradateur triphasé commandé avec charge résistive
v Pour ? =30°
Les resultats obtenus pour α= 30° sont résumés dans le tableau ci-desous :
α=30° | théoriques | simulations | expérimentaux |
???(V) | 77.73 | 88 | 95 |
??? (A) | 0.77 | 0 ,89 | 0.95 |
On observe une petite différent entre Les résultats obtenus par simulation et testes expérimentaux les résultats de calcul. Les erreurs sont dus principalement aux erreurs de lecture et la precision des appareils de mesures. Donc Les résultats des simulations et testes expérimentaux concordent avec les résultats théoriques (calcul)
v Pour ? =66°
Les resultats obtenus pour α= 66° sont résumés dans le tableau ci-desous :
α=66° | théoriques | simulations | expérimentaux |
???(V) | 64.71 | 68 | 70 |
??? (A) | 0.64 | 0 ,68 | 0.7 |
On note presque la même différence dans les résultats comme expliquer précédemment cela est dû aux erreurs de lectures sur les appareils de mesures .Donc on peut dire que les résultats de simulation et expérimentaux sont en concordance avec les résultats théoriques
v Pour ? =94°
Les resultats obtenus pour α= 94° sont résumés dans le tableau ci-desous :
α=94° | théoriques | simulations | expérimentaux |
???(V) | 51.56 | 43 | 45 |
??? (A) | 0.51 | 0 ,43 | 0.4 |
On remarque presque la même différence dans les résultats comme expliquer précédemment cela est dû aux erreurs de lectures sur les appareils de mesures .Donc on peut dire que les résultats de simulation et expérimentaux sont en concordance avec les résultats théoriques
Conclusion
Les résultats obtenus par simulation et testes expérimentaux concordent avec les résultats de calcul. Les erreurs sont dus principalement aux erreurs de lecture et la precision des appareils de mesures.
Conclusion general
Le premier chapitre décrit la structure et le montage d'un gradateur monophasé et triphasé et les principes de fonctionnements pour différentes charges, les types et domaine d’utilisations des gradateurs, et nous avons étudié théories de calcul des gradateurs avec différentes charges et différent angle d’amorçages.
Le deuxième chapitre est réservé a l’étude par simulation des gradateurs triphasés avec des récepteurs résistifs et résistif inductif. La simulation a été effectuée dans l'environnement Simulink / MATLAB. Les ondes de courant et de tension pour différent angle d’amorçages sont mesurées.
Le troisième chapitre : l’étude théorique est validée par simulation et par des essais expérimentaux effectuée sur des gradateurs (monophasé et triphasé)
La quatrième chapitre : Les résultats obtenus par calculs théorique, par simulation et par testes expérimentaux sont comparés et montrent qu’ils sont en concordance avec les résultats théorique
On observe une petite différence entre les résultats obtenus cela est dus aux erreurs de lecture et de precision des appareils de mesures. Donc Les résultats des simulations et testes expérimentaux concordent avec les résultats théoriques
Le fonctionnement en gradateur est, possible que si φ < < π.
Les gradateurs à trains d’ondes présentent un bon facteur de puissance. D’autre part, ils perturbent moins les ondes radio que les gradateurs à découpage de phase car ils génèrent moins d’harmoniques « haute fréquence ».