REDRESSEUR S3
Structure: La structure du redresseur lui-même est inchangée par rapport au montage PD – PD – double double montage P-, mais les enroulements secondaires du transformateur sont couplés ici en série (d’où le nom S) ou triangle. v1 i1
D1
D2
D3
A iA
I0
B
C
D'1
D'2
D'3
D’aprés cette structur e, e, les tensions entre les bras du redresseur sont: U AB = -v2; U BC = -v3; U CA CA = -v1
Fonctionnement: Le redresseur sélectionne la tension la plus grande qui apparaît entre ces bras ; Par ordre de tensions on obtient : - v2 , v1 , -v3 , v2 , -v1 , v3 .
Sur une période, il y a six alternances comme en PD3 mais plutôt constituées de tensions simples. T La période de la tension redressée est alors 60 . 6 3
La tension redressée est comme indique la figure. 1
Sé quence de fonctionnement. De t 0 à t
, la tension -V 2 est la plus grande, donc c’est le bras A et B qui conduit c'est -à-dire la diode 3 D1 et D’2 qui assurent la conduction du courant. 2. Ensuite de t à t , c’est la tension V1 qui s’impose et la conduction devient entre les bras A et C 3 3 donc ce sont les diodes D1 et D’3 qui commutent. On obtient finalement les séquences de conductions des diodes comme indiquées s ur la figure.
D1 D’2
D2 D’3
D’3
D3 D’1
2
D’1
D’2
Courants: D’aprés ces séquences on en déduit que le courant i A dans la ligne est de la forme suivante :
Il est égal à
I 0 entre
0 et
2. 3
Le courant iB est déphase de
et à I 0 entre 2. 3
et
2. 3
sur iA.
Finalement les courants iA , iB , iC forment un système triphasé équilibré.
3
Le courant i1 dans l’enroulement secondaire a la forme suivante. Il varie entre
I 0
3
et
2. I 0 3
.
Démonstration: Le système des courants dans le transformateur est équilibré, on écrit : i1 i2 i3 0 (1) De t 0 à t
, D1 et D’2 conduisent , alors i C =0. (2) 3 L’équation au nœud C permet d’écrire : i3 i1 iC (3)
(2) et (3) donnent : i3 i1 (4) L’équation au nœud A permet d’écrire : i1 i2 i A (5) Des équations (4) et (1) on obtient : 2.i1 i2 0 (6) De l’équation (5) on tire que : i2 i1 i A (7) (6) et (7) donnent : i1 De t
à t
iA 3
I 0 3
2.
, D1 et D’3 conduisent , alors i B =0. (2 ‘) 3 3 L’équation au nœud B permet d’écrire : i2 i3 i B (3 ‘)
Des équations (2’),(3’) et (1) on obtient : i1 2.i2 0 (4’) De l’équation (5) on a toujours : i2 i1 i A (4’) et (5’) donnent : 3.i1 2.i A 0 i1
(5’)
2.i A 3
2. I 0 3
Val eur eff icace de i 1( t) : I
2
2 2 2 2 I 0 4 I 0 I 0 2 . i 1 ( )d . . . . I 1eff . I 0 2 0 2. 9 3 9 3 9 3 3
1
1eff
2.
2
4
Val eur moyenn e de la tension : 2.
U 0
3
3
V 1 . sin .d ˆ
3.V 1 . 2
1,35.V 1
3
Ondulation : 6 0.189.V 1 L’ondulation de la tension est u 0 u 0 u 0 V 1 v1 ( ) V 2 V 3 2 u 0 0.14 14% L’ondulation relative est U 0 ˆ
ˆ
Le facteur d’ondulation K 0.07
F acteur de pui ssance : F ps
P s S s
U 0 . I 0 3.V e . I e
U 0 . I 0 3.V e . I 1eff
3
0.9549 0,955
Comme le courant au secondaire est alternatif ne comportant pas de composantes continu, alors le facteur de puissance F pp = 0.955. En plus, il est égal à celui obtenu en PD3.
5
ASSOCIA TI ONS DE REDRESSEUR(l iaison F rance engle-H VDC) Les groupements en série ou en parallèle permettent d’améliorer les performances des montages redresseurs. Le plus souvent, les redresseurs du groupement ont en commun les enroulements primaires du transformateurs.
Gr oupement en sé rie PD3-S3 v1 is A
Ns
U2
B
C
U0
v'1 i's A' iA U1 B'
N's
C'
pour que les tensions u1 et u2 aient la même valeur maximale, il faut que le rapport rapport on obtient
V '1 V 1
3.
6
N ' s N s
3 . Avec ce
La tension redressée totale est : u0 u1 u2 . Elle a pour période T/12 (indice de pulsation 12), sa valeur maximale est U 0max = 1,93.U 01max , et sa valeur moyenne en fonction de la tension simple V est : u 0 u1 u 2
6. 6
.V 4,67.V
cour ants : courants i s(t) dans PD3 : il varie entre 0, I 0 ,0, -I0
courants i s(t) dans S3 : il varie entre I0 / 3 , 2.I 0 /3, -I 0 /3 , -2.I 0 /3 ’
courants i p(t) dans le primaire du transformateur :
En effet, l’équation des ampères-tours dans le transformateur donne : N p .i p N s .i s N ' s .i ' s en posant m = N s / N p on aura :
i p m(i s 3.i ' s ) , il varie entre m. I 0 .(
3 3
) , m. I 0 .(1
7
3 3
) , m. I 0 .(1
2. 3 3
) , ….
Val eur eff icace de i p( t). Calculée à partir de sa forme d’onde, la valeur efficace du courant primaire est : I p m.I 0 .
42 3 3
F acteur de pui ssance : Le facteur de puissance primaire, obtenu selon la méthode habituelle, vaut : 6.V . 6 F pp
u 0 I .0 3.V p . I p
3.
V m
.m. I 0 .
. I 0
4 2. 3
0,99
3
Ré sumé : Comparé aux montages de base qui nécessitent également six enroulements secondaires et douze diodes, c'est-à-dire les redresseurs S6 et PD6, le groupement série PD3-S3 présente plusieurs avantages décisifs : Tension redressée de fréquence 600 Hz (p = 12) contre 300 Hz (p = 6), ce qui entraîne une ondulation relative plus faible (3,4 % seulement). Facteur de puissance secondaire F ps = 0,955 (valeur commune aux montages PD3 et S3) contre 0,78 et 0,9 pour les PD6 et S6 respectivement. Facteur de puissance primaire F pp =0,99 très proche de 1.
Cet excellent redresseur est donc d’usage courant lorsqu’on recherche une tension redressée présentant une faible ondulation. Son principal inconvénient est que quatre diodes en série sont passantes simultanément. La chute de tension ainsi provoquée peut devenir gênante en trè s basse tension.
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