Partie 1 : REDRESSEMENT NON COMMANDE

BTS Electrotechnique GRETA

Redressement 1/12

LE REDRESSEMENT

Partie 1 : REDRESSEMENT NON COMMANDE

REDRESSEMENT MONOPHASE

Objectifs du redressement non commandé :

Il réalise une conversion AC – DC à l’aide de diodes. A partir du réseau monophasé ou

triphasé, il génère des tensions redressées de valeur moyenne non réglable et des courants

continus. Il permet d’alimenter des charges DC supportant des discontinuités de tension

(batterie, MCC, alim. DC).

La diode

Le blocage et la conduction se font naturellement (sans commande extérieure)

i

uD

uD i u

Si la tension u est positive alors la diode est passante :

du courant circule dans le circuit et la tension uD vaut 0

(idem fil).

uD = 0 i > 0 u

uD <0 u Si la tension u est négative alors la diode D est

bloquée : il n’ya pas de courant dans le circuit

et uD est négative (idem inter. ouvert).


Redressement 2/12

Montage en pont de Graëtz sur charge résistive

D1 D2

u

uC

iC

D3D4

i1

u1

i4 u4

u2

i2

u3 i3

R

On montre que la tension redressée uC a une valeur moyenne :

< uC > =

222 max UU =

Les diodes D1 et D3 conduisent de 0 à T/2 et les diodes D2 et D4 de T/2 à T.

t

t

t

t

t

iD1

vD1

R

R

uUmax

uC

Umax

iC

Umax

Umax

-Umax

Montage pont de Graëtz sur charge R-L ou R-L-E

L’inductance de la charge lisse le courant iC ; si L est de valeur suffisante, le courant peut être

considéré comme continu. Les tensions restent inchangées par rapport à la charge résistive.


Redressement 3/12

Les graphes ci-dessous sont établis dans le cas d’un courant iC = I parfaitement lissé.

t

t

t

t

t

iD1

iS

I

I

I

-I

uUmax

uC

Umax

iC

On peut alimenter un moteur à courant continu avec ce montage : la bobine lisse le courant et

l’induit du moteur est modélisable par l’ensemble R-E.

La loi d’Ohm aux bornes de la charge donne donc uC = uL + Ri + E ; en considérant le courant

parfaitement lissé on a alors <uc> = RI + E avec E = k. pour le moteur. Le moteur ne peut

donc tourner qu’à une seule vitesse.

Lissage de tension par condensateur

Un condensateur de forte valeur en parallèle sur la charge permet d’obtenir une tension uC

fortement lissée voire continue. Le courant dans le condensateur présente des pointes

d’intensité et ce genre de dispositif n’est utilisé que pour des applications à faible courant

(alimentations stabilisées par exemple).


Redressement 4/12

REDRESSEMENT SIMPLE ALTERNANCE TRIPHASE

Montage à cathodes communes

charge

v1

v2

v3

D1

D2

D3

iC

uC

Des 3 diodes conduira celle qui a le potentiel le plus élevé sur son anode. La tension uC sera

alors égale à la plus positive des tensions v1, v2, v3.

Chaque diode conduit pendant 1/3 de période. On montre que :

< uC> = VV .17,12

63 =

où V est la valeur efficace des tensions d’alimentation.

UC = 1,19.V

On définit le facteur de forme F = UC / <uC> ; plus F est proche de 1 et plus uC est proche du

continu.

D1 D2 D3

v1, v2,v3, uC

iD1

IC

Dans chaque diode, <iD> = IC /3 et ID = 3

cI

On suppose la charge inductive et

le courant parfaitement lissé et

constant égal à IC.


Redressement 5/12

Montage à anodes communes

charge

v1

v2

v3

D1

D2

iC

D3

u'C

MONTAGE PONT DE GRAETZ TRIPHASE

C’est l’association des 2 montages précédents.

uC

IC

D1 D2 D3

D'1 D'2 D'3

La diode dont le potentiel de

cathode est le plus négatif conduit.

La tension redressée est alors égale

à la plus négative des tensions

d’alimentation. La tension u’C est

alors l’opposée de celle du montage

précédent soit u’C = - uC.

De (D1, D2, D3) conduit la diode dont

l’anode est au potentiel le plus positif.

De (D’1, D’2, D’3) conduit la diode

dont la cathode est au potentiel le plus

négatif.. La tension uC est alors égale à

la différence entre la tension de l’anode

la plus positive et la tension de la

cathode la plus négative.


Redressement 6/12

uC

D1 D2 D3 D1D3

D'2 D'3 D'1 D'2

Conduction uC

D1 ;D’2 u12

D1 ;D’3 u13

D2 ;D’3 u23

D2 ;D’1 u21

D3 ;D’1 u31

D3 ;D’2 u32

ID1

I

t

On montre que :

<uC> =

63V =2,34.V

UC = 2,34.V

F = 1,001


Redressement 7/12

Partie 2 : REDRESSEMENT COMMANDE

REDRESSEMENT MONOPHASE

Objectifs du redressement commandé :

Il réalise une conversion AC – DC à l’aide de thyristors et de diodes. A partir du réseau

monophasé ou triphasé, il génère des tensions redressées de valeur moyenne réglable et des

courants continus. Il permet d’alimenter des charges DC dont la tension est variable (variation

de vitesse des MCC).

Fonctionnement du thyristor

C’est un interrupteur dont on peut commander la fermeture grâce à une patte de

commande appelée gâchette.

R

différents thyristors

i

uTH

uTH i u

Amorçage :

Si la tension u est positive et qu’une impulsion de

commande est envoyée alors le thyristor devient

passant : du courant circule dans le circuit et la tension

uTH vaut 0 (idem fil).

uTH = 0 i > 0 u

uTH u

Blocage :

Si le courant dans le circuit s’annule alors le

thyristor se bloque. Ce blocage est naturel et ne

peut être commandé

Symbole général d’un composant

commandable à la fermeture


Redressement 8/12

On appelle retard à l’amorçage noté , l’angle de retard entre la conduction naturelle (moment

où une diode conduirait) et la conduction du thyristor. Cet angle se règle par un montage

électronique qui envoie les impulsions de commande sur la gâchette de manière synchronisée

avec la fréquence de l’alimentation, 50 Hz pour le réseau EDF. Ainsi, un retard = 60°

signifie qu’une impulsion de commande est envoyée 60° après le début de l’alternance

positive et à une fréquence de 50 Hz.

Montage pont tout thyristors

- De à +180°

TH1 et TH3 conduisent, on a uC = u, i = i1 = IC

- De +180° à +360°

TH2 et TH4 conduisent, on uC = -u, i1 = 0 et i = - IC

Variation de vitesse

La loi d’Ohm aux bornes de la charge donne uC = uL + RiC + E avec R résistance moteur et E

fem moteur. uL = 0 car le courant est continu et E = kn avec n vitesse du moteur.

On a donc en valeur moyenne : < uC > = RIC + kn, en faisant varier , on fait varier < uC > et

donc la vitesse du moteur.

Influence du retard

On montre que < uC > =

cos22U

Si 0 < < 90°, < uC > > 0, le moteur consomme une puissance P = < uC >. IC, on fait

varier sa vitesse par action sur , c’est le fonctionnement redresseur.

Si > 90°, 2 cas sont possibles

- la charge n’est pas entraînante :

ça ne fonctionne plus, le moteur reste à l’arrêt

- la charge est entraînante :

T H 1 T H 2

T H 4 T H 3

u

u 1

i 1 i 2

i C u C

u 2

u 4 u 3

Th1 et Th3 commandé périodiquement avec un retard de

.

Th2 et Th4 commandé périodiquement avec un retard de

+ T/2 (+ 180°)

La charge est inductive (bobine + MCC) et le courant iC

est supposé parfaitement lissé (iC = IC) . Il y a donc

toujours au moins 2 composants passants (iC constant et

différent de 0)


Redressement 9/12

< uC > < 0, la machine fonctionne en génératrice (entraînée par la charge),

sa vitesse s’inverse et P < 0 ; elle renvoie de la puissance vers le réseau,

c’est le fonctionnement en onduleur assisté.

u Umax

δ π π+δ 2π 2π+δ θ = ωt

i

ωt

uc Umax

ωt

I

1

ωt

ωt

i

Th1

Th2

Th3

Th4

Montage pont mixte

Th1 et Th3 commandé périodiquement avec un retard de .

La charge est inductive (bobine + MCC) et le courant iC est supposé parfaitement lissé (iC =

IC) . Il y a donc toujours au moins 2 composants passants (iC constant et différent de 0)

La conduction des diodes est imposée par le signe de la tension d’alimentation u. D3 conduit

donc de 0 à T/2 et D4 de T/2 à 0.

T H 1 T H 2

D 4 D 3

u

u 1

i 1 i 2

i C u C

u 2

u 4 u 3


Redressement 10/12

- De ϴ à 180° : TH1 et D3 conduisent ; uC = u

- De 180° à 180°+ϴ : TH1 et D4 conduisent ; uC = 0 : roue libre

- De 180°+ϴ à 360° : TH2 et D4 conduisent ; uC = - u

- De 360° à 360°+ϴ : TH2 et D3 conduisent ; uC = 0 : roue libre

Influence du retard

On montre que < uC > = )cos1(2

+U

Si 0 < < 180°, < uC > > 0, le moteur consomme une puissance P = < uC >. IC, on fait

varier sa vitesse par action sur , c’est le fonctionnement redresseur.

Si > 180°, < uC > = 0.

Avec un pont mixte, on ne peut inverser le sens de rotation du moteur.

v(θ) -v(θ)

0

IC

2π

D4

D3

Th1

Th2

π/3

uc(θ)

θ

ID2(θ)

θ

REDRESSEMENT TRIPHASE

Pont tout thyristor

T1 T2 T3

T4 T5 T6

M

i1

i2

i3

Ic

uc

Les thyristors sont amorcés avec un retard ϴ par rapport à la conduction naturelle. La

technique d’obtention des chronogrammes consiste à reprendre ceux des diodes en décalant

du retard.


Redressement 11/12

π 2π

T1

T2 T3

T4

T5

T6

i1F

0

uc

i2

Ic

u12 u13 u23 u21 u31 u32 u12 u13

i1

I0

I3

Ic

On montre que la valeur moyenne de la tension redressée s’exprime par :

<uC> =

63Vcos=2,34.V.cos

Pont mixte

T1 T2 T3

D4 D5 D6

M

i1

i2

i3

Ic

uc


Redressement 12/12

On montre que la valeur moyenne de la tension redressée s’exprime par :

<uC> = 2

63V(1+cos)=1,17.V.(1+cos)

Documents

Partie 1 : REDRESSEMENT NON COMMANDE