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Alimentation à condensateur tampon

Voici le temps des compromis : nous supposerons dans toute la suite de cette section que nous travaillons avec un montage ``condensateur en tête'' dont le condensateur de filtrage a une capacité suffisante pour que la tension à ses bornes soit quasi-constante. Si l'on suppose de plus que le redresseur a une tension de seuil nulle (cas auquel il est toujours possible de se ramener en ajoutant la tension de seuil à la tension de sortie tex2html_wrap_inline166), celui-ci ne sera en conduction que lorsque la tension d'entrée dépassera tex2html_wrap_inline166. Ceci correspond à un intervalle de temps comme indiqué sur la figure ci-dessous :

L'intervalle tex2html_wrap_inline176 peut encore se représenter par un angle tex2html_wrap_inline178 tel que :
displaymath180
tex2html_wrap_inline178 est appelé angle d'ouverture du redresseur. Le courant instantanné dans la charge se calcule simplement par :
displaymath184
ce qui conduit, par une intégration élémentaire, à l'expression suivante du courant moyen :
displaymath186
où l'on rappelle que n est le nombre de phases du courant. tex2html_wrap_inline190 est l'intensitée moyenne absorbée par la charge et fait en général partie du cahier des charges de l'alimentation : il est à partir de là possible de déterminer l'angle d'ouverture tex2html_wrap_inline178, et, tex2html_wrap_inline166 étant également imposé, de calculer la tension à vide tex2html_wrap_inline164 necéssaire. On remarquera que si l'on prend tex2html_wrap_inline198, on obtient l'expression du courant de court-circuit :
displaymath200
d' où une forme équivalente de l'intensité moyenne :
displaymath202
Comme par ailleurs la loi d'ohm donne tex2html_wrap_inline204, il vient :
displaymath206
En utilisant enfin la définition de tex2html_wrap_inline178, soit tex2html_wrap_inline210, on obtient la relation suivante :
displaymath212
Cette formulation équivalente permet de calculer tex2html_wrap_inline178 connaissant les résistances de générateur et de charge.

Il reste maintenant à déterminer si le filtrage est suffisant. Pour cela, il suffit d'évaluer l'amplitude tex2html_wrap_inline216 du fondamental du courant après redressement : un redresseur n'étant jamais employé seul, mais suivi de cellules additionnelles de filtrage, on peut admettre que les harmoniques ont une contribution négligeable à l'ondulation totale. Une transformation de Fourier conduit à :
displaymath218
soit, en fonction du nombre n de phases :
equation56
De l'amplitude tex2html_wrap_inline216 on déduit l'amplitude de l'ondulation résiduelle aux bornes du condensateur en multipliant par l'impédance de ce dernier :
displaymath224
f est la fréquence du secteur. Cette formule se simplifie, dans le cas d'un secteur à 50Hz (corrigez si vous alimentez en 60Hz) :
equation86
Dans tout ce calcul, on a supposé (sans le dire!) que l'impédance du condensateur était faible devant celle de la charge, en sorte que tout le courant d'ondulation traverse celui-ci. En pratique, si l'on emploie un filtrage additionnel de type RC (voir plus loin), cette hypothèse peut ne pas être vérifiée, en sorte que pratiquement la tension d'ondulation peut différer de quelques pourcents de la valeur calculée. Ceci n'est que rarement gênant, mais pour les applications critiques, il suffira de reprendre l'expression de tex2html_wrap_inline216 en fonction du nombre de phases et de l'angle d'ouverture (qui est toujours valable), puis de remplacer la résistance de charge tex2html_wrap_inline160 par l'impédance présentée par le réseau de filtrage : tex2html_wrap_inline232. A partir de là, l'impédance Z présentée par le condensateur et le filtre est tex2html_wrap_inline236, d'où la tension d'ondulation : tex2html_wrap_inline238.

Les principales caractéristiques de l'alimentation sont maintenant connues. Toutefois, pour dimensionner le transformateur, il reste à évaluer l'intensité efficace du courant total, qui se déduit du courant instantanné déjà calculé par :
displaymath240
soit encore :
displaymath242
et en utilisant la relation liant tex2html_wrap_inline244 et tex2html_wrap_inline190 :
displaymath248


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Stephane Puechmorel
Mon Jul 7 08:13:48 WET DST 1997