Électronique industrielle (3.539) - quiz.aep.polymtl.ca · Électronique industrielle (3.539) Examen de mi-session - automne 2000 (Le 6 octobre 2000) Notes: 1) Aucune documentation

ÉCOLE POLYTECHNIQUE 3.539 - examen mi-session A2000 - 1/5

EX539MS.A00/001003 DGEGI - Électronique & Énergie - G. Roy (4542)

e(7t)240 2 sin(7t)

i(7t) 2 36sin(7t24()9sin(37t�40()�2sin(57t40()(1)

Fig. 1 Source sinusoïdale alimentant une charge non-linéaire.

Électronique industrielle (3.539)Examen de mi-session - automne 2000

(Le 6 octobre 2000)

Notes: 1) Aucune documentation permise; calculatrice non programmable permise.2) Durée: 2 heures et 30 minutes - 8h30 à 11h00.

©Gilles Roy 2000

Question #1 (4 points)

Soit le circuit équivalent de la figure 1 où les expressions respectives pour la tension et le courant desource sont:

Calculez la valeur numérique des paramètres suivants:

a)(1,0) La puissance (ou les voltampères) de distorsion vue de la source.

b)(1,0) La puissance réactive vue de la source.

c)(1,0) Le facteur de distorsion.

d)(1,0) Le facteur de puissance.



Fig. 2 Redresseur en pont triphasé avec une charge ohmique-inductive.


Le redresseur en pont triphasé, présenté à la figure 2, est raccordé, par l’intermédiaire d’untransformateur, à une source d’alimentation E

55 = 240 V, 60 Hz. Le rapport de transformation du

transformateur est 4:1 (phase primaire à phase secondaire). La charge de nature ohmique-inductiveest constituée d’une résistance R = 4 6 et d’une inductance L = 35 mH. Supposez un comportementidéal des diodes.

a)(1,2) Tracez (sur une feuille de courbes polyphasées) les formes d’onde suivantes: (dans voschronogrammes, référez-vous à la valeur symbolique de Iocc pour le courant continu de charge)

- tension redressée (eo)- courant dans les diodes D3 et D6 (iD3 et iD6)

- courant dans la phase “bn” au secondaire (ib)

- courant dans la phase “CB” au primaire (iCB)

- courant dans la phase “AC” au primaire (iAC)

- courant dans la ligne “C” (iC)

b)(0,8) Calculez la tension continue redressée.

c)(0,5) Quelles sont les valeurs continue et efficace du courant redressé? Justifiez votre réponse.

d)(0,5) Quelles sont les valeurs continue et efficace du courant dans une diode?

e)(1,0) Donnez la valeur efficace des harmoniques de la tension redressée, pour n = 1 et 2.



Fig. 3 Redresseur en étoile hexaphasée.


Le redresseur en étoile hexaphasée, donné à la figure 3, est alimenté par une source triphasée deE

55 = 240 V, 60 Hz. Le rapport de transformation entre une phase du primaire et une phase du

secondaire du transformateur est 4:1. La charge de type ohmique-inductif doit être considérée commefortement inductive; le courant continu de charge fait Iocc = 24 A. Supposez un comportement idéaldu transformateur et des diodes.

a)(1,8) Tracez (sur une feuille de courbes polyphasées) les formes d’onde suivantes:

- tension redressée (eo)

- courant dans la diode D3 (iD3)

- courant dans la diode D6 (iD6)

- courant dans la phase BA du primaire (iBA)

- courant dans la phase AC du primaire (iAC)

- courant dans la ligne A de la source (iA)

b)(0,6) Calculez la valeur de la tension maximale inverse devant être supportée par chaque diode.

c)(1,6) Déterminez la capacité des enroulements des côtés primaire et secondaire du transformateur.

d)(1,0) Quelle est la puissance apparente du côté de la source d’alimentation?

e)(1,0) Quel est le facteur du puissance du côté source? Justifiez votre réponse.



Fig. 4 Structure SP1.


Soit un redresseur à mono-alternance qui est alimenté par une source sinusoïdale de tension efficaceEs et qui possède une charge ohmique-inductive à facteur de qualité unitaire. Dessinez ce circuit pourles fins de compréhension dans vos explications.

a)(1,0) Tracez l’allure (en référence avec la tension de source) du courant et de la tension de charge;donnez les indications pertinentes. N’utilisez que des valeurs symboliques d’amplitude pourtracer vos chronogrammes. Commentez vos chronogrammes.

b)(1,0) Vous ajoutez une diode de retour en parallèle avec la charge; pour le régime établi, tracezl’allure du courant et de la tension de charge. Donnez vos commentaires par rapport àl’opération sans la diode de retour. Quels avantages ressortent de l’opération de ce circuit?


a)(2,0) Identifiez et donnez quelquescommentaires pertinents à propos de lareprésentation de la structure d’un semi-conducteur de puissance donnée à lafigure 4. Pourquoi le nombre de couchessemi-conductrices diffère par rapport àce qu’on retrouve dans un même semi-conducteur utilisé en petit signal?

b)(2,0) Tracez la caractéristique statique du thyristor de puissance et identifiez (avec lescommentaires pertinents) quatre (4) zones de comportement du semi-conducteur. Que signifiela résistance dynamique du semi-conducteur et identifiez sur votre caractéristique statique oùse retrouve ce trait caractéristique.

Le professeur du cours 3.539

_______________________Gilles Roy, ing.



Eocc Eab 2sin(%/p)%/p

(2)

Eoeff Eab 1�sin(2%/p)

2%/p

1/2

(3)

eo Eocc 1�M��

n1

(2)(1)n

p2n21

cos(pn7t) (4)

ANNEXE - 1

(1) Expressions générales pour la tension continue (Eocc) et la tension efficace redressée (Eoeff)obtenues à la sortie d’un redresseur de courant, opérant en continuité de courant, où Eab

représente la tension ligne-ligne à l’entrée du redresseur:

(2) Développement série de la tension eo(t) à la sortie d’un redresseur généralisé à diodes, opéranten continuité de courant:

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