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MCC + Hacheur 4 quadrants - 1
MACHINE A COURANT CONTINU
ALIMENTEE PAR UN HACHEUR 4 QUADRANTS B. JAMMES – Nov. 2010
OBJECTIFS DE LA MANIPULATION
Le but de cette manipulation est d'étudier les caractéristiques d'un moteur à courant continu à aimant et
le fonctionnement d'un hacheur quatre quadrants.
MATERIEL MIS À DISPOSITION
- une source de tension continue de type 60V - 15A. On prendra soin de régler la limitation de
courant à 10A,
- un banc composé de 2 machines à courant continu, et d’une génératrice tachymétrique située sur
l'axe du moteur qui permet de mesurer la vitesse de l’ensemble (6V pour 1000 tr/mn ).
- un hacheur 4 quadrants,
-
- un oscilloscope numérique avec sonde différentielle de tension double ST1000.
- Les parties à préparer avant la séance sont encadrées. Au début de chaque
séance, l’enseignant vérifiera que ce travail de préparation a bien été réalisé.
MANIPULATION
1 – Détermination des paramètres de la MCC
La MCC étudiée fonctionne en génératrice. Elle est entraînée à vitesse constante par la deuxième
machine qui est alimentée directement par la source de tension 60V - 10A.
La génératrice étant à vide (Aucune charge connectée à son induit), mesurer la tension qu’elle délivre, E,
en fonction de sa vitesse (Nmax = 3000 tr/mn). Tracer la caractéristique à vide E = f( ), en déduire la
constante de FEM K (E= K * ).
La génératrice étant chargée par un rhéostat de 33 -6A, mesurer, pour une vitesse de 2000tr/mn,
l’évolution de la tension Ug aux bornes de la génératrice en fonction du courant I, qu’elle délivre
(ATTENTION, cet essai doit être fait à vitesse constante). Tracer la caractéristique Ug=f(I). En déduire
la résistance interne de l’induit de la génératrice.
Répéter cet essai pour une vitesse de 3000 puis 1000 tr/mn. Tracer toutes les caractéristiques Ug=f(I) sur
le même graphe. Conclusion.
Donner le modèle électrique de l’induit de la génératrice.
MCC + Hacheur 4 quadrants - 2
2 - Fonctionnement du hacheur quatre quadrants
Réaliser le montage suivant à l’aide. La charge Eg + Lg du hacheur est l’induit du moteur à courant
continu étudié ci-dessus. Comme pour l’étude précédente, l’autre MCC est chargée par un rhéostat de
33 -6A, réglé à sa valeur maximale en début de chaque manipulation.
Eg(t) i(t)
Lg
T1
T3
E
u(t)
T2
T4
D2
D4 D3
D1
Donner les formes d’onde des grandeurs i(t) et u(t) de ce montage pour une valeur de le rapport
cyclique de la commande des transistors ; supérieure puis inférieur à 0.5.
Donner la relation entre U = <u(t)> et .
Donner l’expression de l’ondulation du courant i(t).
La fréquence de fonctionnement du hacheur sera fixée à 20 kHz.
i(t) sera visualisé à l'oscilloscope par l'intermédiaire d'une sonde de courant qui fournit une tension
isolée proportionnelle à la valeur instantanée du courant (bande passante 100 kHz). Sa valeur moyenne
sera mesurée à l'aide d'un ampèremètre que vous devrez convenablement choisir (magnétoélectrique ou
ferromagnétique).
La tension fournie par le hacheur sera visualisée à l'aide d'une sonde de tension différentielle. Sa valeur
moyenne sera mesurée à l'aide d'un voltmètre que vous devrez convenablement choisir
(magnétoélectrique ou ferromagnétique).
a) Pour égal à 0.7, puis à 0.3, observer les formes d’onde de u(t) et de i(t). Comparer aux formes
d’ondes théoriques.
b) Mesurer, puis tracer, l’évolution de l’ondulation i du courant et de U en fonction de Comparer à
la courbe théorique. Conclusion.
c) Pour une valeur fixe de ), faire varier la charge de la génératrice et relever
les valeurs de U et de I = <i(t)>, et la vitesse (N) du moteur.
Tracer les caractéristiques U = f(I) et N = f(I) pour chaque valeur de .
En égalant la puissance électrique absorbée par le moteur à la puissance mécanique qu’il fournit à la
génératrice, déduire la caractéristique du couple moteur électromagnétique ; Cm ; en fonction de I,
puis de N. Comparer l’évolution de Cm avec celle du couple électromagnétique donnée par :
IKCem (on prendra la valeur de K déterminée en 1).
La caractéristique de sortie du hacheur peut être modélisée par la relation : U = U0 - Ri* I. A partir
des caractéristiques précédentes: déterminer Ri. Que représente cette résistance ?
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