Redressement-Filtrage

-Introduction : La fonction redressement est un procédé consistantà transformer un courant électrique alternatif, qui circule dans un circuit en changeant continuellement desens, en un courant continu, qui est unidirectionnel. Un redresseur est un appareil inséré dans le circuit, destiné à laisser passer le courant alternatif dans un sens, et à bloquer son passage dans l'autre sens.

Les fonctions 'filtrage' et 'lissage' visent à

augmenter la valeur moyenne de la tension de sortie et

à minimiser ses ondulations alors elles réforment un

signal alternatif pour obtenir un signal continue

presque parfait.

-But : Cette manipulation à pour objectif d'arriver à une

tension qui gardant un signe constant en utilisant un

circuit à diode en régime sinusoïdale.

-1-La théorie(LE REDRESSEMENT):-Le redressement (Rappels et compléments)

Calculons l'expression de la valeur moyenne en fonction

de valeur maximale:

1- on sait que: Vmoy = 1/T y∫ 2 dt

et Veff = ymax/√2

alors Vmoy =(1/T)/2 a sin ∫ ωt

dt

S1(t) = 1/T ( S∫ 1M sin ωt dt ) = (1/T ) S1M cos ωt

le signale est sinusoïdale donc: Vmoy = 0

2- S2(t) = S1M sin ωt pour 0<t<T

On pose : K = T0 / 2

On obtiendra alors Veff = A√(K/2) = S2(t)√( T0/4)

Vmoy = 2 (S1M T0 )/2п

Vmoy = S1M T0 /п

-2-La pratique-Le redressement simple alternance :

En réalisant le montage suivant qui se compose d'un

transformateur qui délivre une tension et une

résistance de charge R en série avec une diode à

jonction ; cette dernière ne conduit que lorsqu'elle

est polarisée en direct , donc seule une alternance

sera transmise à la charge ( l’alternance positive dans

notre cas )

Montage:

D

220v Rc

- le tension d’entrée est sinusoïdale pour tε [0 ; T/2].

Vd >0 la diode est passante.

-Et pour tε [T/2 ; T] ; Vd< 0 ma diode est bloquée -La représentation de UR fonction de temps:

S1(t) = S1M sin ωt

- Mesures   obtenues:

Vemax=14.5V Vmax=14V

Veff=9.9V Vmoy=4.5V-Le redressement double alternance

Montages (il y a deux montages possibles):

Le premier montage utilise un transformateur à point

milieu possédant un enroulement secondaire identique,

ces secondaires sont branchés de telle façon que les

tensions sinusoïdales existantes entre chacun de leurs

extrémités libres et leur point commun soient en

opposition de phase (le pt milieu étant pris comme

référence), et deux diodes conduisent chacune pendant

une alternance.

Le deuxième montage utilise un transformateur à un

seul enroulement secondaire avec 4 diodes montées en

pont de Craetz; ces dérnières sont disposées deux à

deux en série avec la charge et chaque paire conduit

pendantune alternance.

Montage (1)   :

220v

Etude de montage (1)   : Dans ce cas, c’est comme si on avait deux montages identiques qui fonctionnent l'un pour l'alternance positive et l'autre pour l'alternance négative. Le courant dans la charge est toujours orienté dans le même sens. -La représentation de UR fonction de temps:

S1M sin ωt pour tε [0 ; T/2]. S2(t) = 0 pour tε [T/2 ; T] 

- Mesures   obtenues:

V1max=13.5V V1eff=9.54V T=20ms Vmoy=8.5V

Montage (2)   :

220v

Etude de montage (2)   :

C’est la deuxième manière de faire le redressement double alternance, elle ne nécessite pas un transformateur à double enroulement : on utilise 4 diodes montées en pont.

-La représentation de UR fonction de temps :

Г = T/2 S3 (t) = S1(t)

- Mesures   obtenues:

V2max=12.5V V2eff= 8.8V T=

20V Vmoy=8V

-3-La théorie(LE FILTRAGE) : -Le filtrage (Rappels et compléments)

Pour diminuer le taux d’ondulation (transformer

une tension redressée en tension continue), on branche

en parallèle avec la charge R un condensateur de

filtrage de capacité C.

-Condensateur réservoir:

On place un condensateur après l'élément

redresseur; en parallèle avec la charge; présente vis-

à-vis des harmoniques une impédance Zk.

Le condensateur est assimilé à un réservoir

d'énergie qui se remplit à travers la diode lorsque

cette dernière est passante et se vidange dans R

lorsqu'elle est bloquée ; Son remplissage rétrécit

la durée pendant la quelle la diode conduit.

Zfondamentale = 1/Cω

Zl'armonie de rang k = fz/k

Zk à pour module Zk = 1/CωK.

-4-La pratique   : Montage   ;

220v

- Mesures   obtenues:

Vmax=13.5V Vmin=11V Rc=1kΩ C=100µF

La tension redressée Ur n’est plus sinusoïdale, elle est périodique. Ur peut donc être décomposée en série de fourrier. Ur=U0+ Urk∑

U  : terme constant (valeur moyenne de Ur).

Urk : harmonique rang k.

K=1 : fondamental Ur1=Um sin (ωt+θ1) avec ω = 2/T.K quelconque, Urk=Umk sin (ωt+ θk) avec ω = K .

b- Filtrage en ∏   :

Pour ce montage il faut câbler une résistance et deux condensateurs en parallèle. Un filtre en coalise les avantages (mais aussi les inconvénients) du condensateur réservoir et du filtre R-C. il peut donc permettre, avec un bon choix d’éléments, de diminuer fortement l’ondulation. Cependant, on ne doit pas prendre de vue l’atténuation de la composante continue et le courant maximal dans l’élément redresseur.

Pour ce schéma on va câbler une charge résistive entre les condensateurs qui sont en parallèle. Pour C=100µF C=47µF r=50ΩMontage   ;

- Mesures   obtenues:

Rc Vsmax Vsmin Vmoy ∆Vs

200 2 1.7 1.85 0.15

115 1.5 1.3 1.4 0.1

75 1 1 0.85 0.15

55 0.5 0.2 0.35 0.15

c- lissage   :

Pour réaliser ce fonctionnement il faut ajouter une bobine et deux condensateurs en parallèle.

Le lissage a l’avantage de moins atténuer la composante

continue surtout dans les alimentations à faible charge

donc à fort débit.

Montage   ;

Le même montage précédent ; la seule différence c’est

qu’on va remplacé la charge résistive par une self de

coefficient d’auto induction L 0.19 H

- Mesures   obtenues:

R (Ω) Vsmax (V) Vsmin (V) Vmoy (V) ∆Vs

200 2 1.7 9.75 0.75

100 1.5 1.3 5.25 3.25

70 1 0.7 4 2

50 0.5 0.2 3.25 1.75

CONCLUSION   : D’après cette manipulation on a vue les différents

types de montages de redressement afin d’obtenir une

tension continu a partir d’une tension alternative, et

de filtrage pour faire disparaître la composante

continue.