TP Hacheur Terminale v4 PDF

Cours : hacheur srie
Niveau : terminale TP
Titre : hacheur srie dbitant sur une charge RL
Dure : 2h
Cours
Objectifs : observer les caractristiques et les chronogrammes du hacheur en fonction du

rapport cyclique, comparer les mesures avec les caractristiques parfaites vues
dans le cours. Evaluer le rendement du hacheur.
Schmas :
pince
ampremtrique
iS
iD
maquette
U=12V
voie 1 : v
voie 2 : i
SD 1/10
sonde
diffrentielle
i
L, r
vds
uD
~0
GBF
vGBF
vGBF
~10
T T
figure 1
1. Prparation :
1.1. Noter ici les caractristiques et calibres de la sonde diffrentielle et de la pince ampremtrique que
vous allez utiliser.
Choisir les calibres appropris.
sonde diffrentielle :
rfrence : ______________
calibre : ______________
tension relle = ____ x tension lue loscilloscope
prcision du calibre : ___________
tension max. du calibre : _________
bande passante : __________________
pince ampremtrique :
rfrence : ______________
calibre : ______________
courant rel = ____ x tension lue loscilloscope
prcision du calibre : ___________
courant max. du calibre : _________
bande passante : __________________
Matriel :
- la maquette du hacheur
- 1 rhostat 10 4A
- 1 bobine variable de 1H
- 1 alimentation 12V/4A
- 1 oscilloscope
Claude Divoux, janvier 2003
- 1 multimtre
- des cordons de scurit
- 1 cble coax. BNC-4mm
- 1 cble coax. BNC-BNC
- 1 GBF avec affichage digital de f
Remarque : pour amliorer

lefficacit du TP la tension de
commande du hacheur peut tre
unique et tre distribue sur les
postes par lintermdiaire de
linterliaison.
page 1/4
1.2. Rgler, avec un multimtre, la source de tension sur 12 V. Si elle possde un calibre qui limite le courant,
vrifier que celui-ci est au maximum. Quel est dans cette situation, la relation attendue entre la tension
moyenne <v> et le rapport cyclique ?
________________
2. Montage
2.1. Raliser le montage.
2.2. Placer le noyau de la bobine pour obtenir environ 0,1H.
3. Rglage du signal de commande, du rapport cyclique et de la frquence f :

Le GBF permet de commander la saturation et le blocage du thyristor. Le rglage du rapport cyclique
modifie celui de la frquence. Il faut donc dabord rgler le raport cylique puis la frquence.
~10
~0
vGBF
t
T T
3.1. Relier la sortie Output du GBF sur la voie 1 de loscilloscope ( laide dun cordon coaxial BNC-BNC).
3.2. Les niveaux haut et bas du signal se rglents avec les boutons Amplitude et Offset.
Remarques : - il faut tirer le bouton Offset pour quil soit actif.
- il faut les manipuler simultanment pour obtenir le signal dsir.
3.3. Le rapport cyclique se rgle avec le bouton Duty. Il faut le tirer pour quil soit actif.
Remarques : - il faut tirer le bouton Duty pour quil soit actif.
- le rglage du rapport cyclique modifie la frquence quil faut ensuite corriger.
3.4. Mesure du rapport cyclique.
Loscilloscope permet la mesure du rapport cyclique : il sagit de la mesure automatique DC+.
3.5. Lorsque le GBF est rgl, relier sa sortie sur le hacheur entre le drain D (rf.) et la grille G. (Voir la
figure 1).
Scurit lectrique
Utiliser uniquement les fils de scurit.
4. Manipulations :
Les paragraphes 4.1, 4.2 et 4.3 seront complts en fin de sance si le temps le permet.
4.1 Comportement basse frquence :
a. Afficher le courant i(t) sur la voie 2
b. Rgler la frquence du GBF vers 2 Hz.
c. Quobserve-t-on ou quelle est lallure du courant ?
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d. augmenter progressivement la frquence tout en observant l'allure du courant.

e. A partir de quelle frquence (donner un ordre de grandeur) le hacheur fonctionne-t-il dans des
conditions similaires celles tudies dans le cours ?
4.2. Influence de la frquence

a. Afficher la tension v(t) sur la voie 1 et i(t) sur la voie 2.
b. Pour = 0,6 ; afficher loscilloscope, laide des mesures automatiques, la tension moyenne <v>.
c. Faire varier la frquence f du GBF denviron 100 Hz 5 ou 6 kHz et observer la valeur moyenne
<v>.
d. La tension moyenne varie-t-elle avec la frquence ? : _________
e. Quelle est linfluence de linductance sur v(t) et i(t) ?
4.3. Influence de linductance

a. Afficher la tension v(t) sur la voie 1 et i(t) sur la voie 2.
b. Choisir = 0,5 et f = 50 Hz.
c. Faire varier linductance de sa valeur minimum sa valeur maximum.
d. Quelle est linfluence de linductance sur v(t) et i(t) ?
Avant de passer la suite des mesures, rgler la frquence sur environ 200 Hz et le rapport cyclique sur
environ 0,5.
4.4. Mesures loscilloscope
Ces mesures seront raliser pour = 0,3 ; 0,4 ; 0,5 ; 0,6 ; 0,7 (0,2 et 0,8 selon le temps et les
possibilits du GBF)
a. Afficher la tension v(t) sur la voie 1
b. Afficher le courant i(t) sur la voie 2
c. Mesurer loscilloscope la tension max de v(t), que lon appelera U.
U = _________
d. Relever laide des mesures automatiques de loscilloscope,
- la tension moyenne <v>,
- le courant moyen ;
- le courant maximum IMax et le courant minimum Imin.
e. Afficher le courant iS(t) sur la voie 2 et relever sa valeur moyenne <iS>.
f. Afficher le courant iD(t) sur la voie 2 et relever sa valeur moyenne <iD>.
5.
Exploitation des mesures
Dans un tableur ou avec votre calculatrice

5.1. Calculs (voir le tableau au bas de la page)
a. Saisir les valeurs mesures aux paragraphes 4.4, 4.5 et 4.6 (colonnes 1 6)
page 3/4
b. Raliser ensuite les calculs des valeurs du tableau ci-dessous (colonnes 7 14)
Pa = U.<iS> (U . colonne 5)
Pu = <v>. (colonne 1 . colonne 2)
IMax + Imin
2
(colonne 3 - colonne 4)/2
5.2 Comparaisons
Commentaires :
Le tableau de valeurs et de calculs, ainsi que les ventuels graphiques peuvent tre raliss dans
un tableur puis copis/colls dans le traitement de texte o vous pouvez faire votre rapport.
Les discussions sont menes par rapport aux objectifs du TP : comparaison du hacheur rel avec
le hacheur parfait tudi en cours. En dautres termes le hacheur parfait peut-il tre utilis comme
modle valable pour le hacheur srie rel ?
Pour justifier vos rsultats, vous pouvez faire apparatre les diffrences entre les composants parfaits
et les composants rels (diode et transistor) et faire linventaire des pertes dans le hacheurs.
Les comparaisons peuvent tre reprsentes graphiquement dans Excel. Cest mme conseill. Par
exemple, vous pouvez mettre sur le mme graphique <v> = f(), .U et .U.
=
a.Ccomparer la colonne (1) avec la colonne (7) puis la colonne (8). Que constatez-vous. Justifier
la diffrence entre U (tension dentre) et U (tension de sortie).
b.Comparer la colonne (2) avec la colonne (9). Discuter le rsultat.
c. Comparer la colonne (5) avec la colonne (10). Discuter le rsultat.
d. Comparer la colonne (6) avec la colonne (11). Discuter le rsultat.
e. Commenter les valeurs du rendement.
f. Conclure
v a l e u r s m e s u r e s
v a l e u r s
c a l c u l e s
(1)
(2)
<v>

(V)
(A)
(3)
IMax
(4)
Imin
(A)
(A)
(5) (6)
<iS> <iD>
(A)
(A)
(7)
(8)
(9)

(V)
(V)
(A)
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
6.
ir
a
f
A
un
s
n
da
(10) (11)
(12)
 (1) Pa
(A)
(A)
(13)
Pu
(W)
(W)
(14)
r
u
e
l
tab
Commande dun moteur

Remplacer la bobine variable par un moteur en srie avec une self de 100mH.
Relever la vitesse de rotation du moteur en fonction du rapport cyclique et tracer la caractristique
dans Excel. Commenter le rsultat par rapport ceux noncs dans le cours.
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5.
Exploitation des mesures
Dans un tableur ou avec votre calculatrice

5.1. Calculs (voir le tableau au bas de la page)
a. saisir les valeurs mesures aux paragraphes 4.4, 4.5 et 4.6 (colonnes 1 6)
b. raliser ensuite les calculs des valeurs du tableau ci-dessous (colonnes 7 14)
Pa = U.<iS> (U . colonne 5)
Pu = <v>. (colonne 1 . colonne 2)
IMax + Imin
2
(colonne 9)
5.2 Comparaisons
Commentaires :
Le tableau de valeurs et de calculs, ainsi que les ventuels graphiques peuvent tre raliss dans
un tableur puis copis/colls dans le traitement de texte o vous pouvez faire votre rapport.
Les discussions sont menes par rapport aux objectifs du TP : comparaison du hacheur rel avec
le hacheur parfait tudi en cours. En dautres terme le hacheur parfait peut-il tre utilis comme
modle valable pour le hacheur srie rel ?
Pour justifier vos rsultats, vous pouvez faire apparatre les diffrences entre les composants parfaits
et les composants rels (diode et transistor) et faire linventaire des pertes dans le hacheurs.
Les comparaisons peuvent tre reprsentes graphiquement dans Excel. Par exemple, vous pouvez
mettre sur le mme graphique <v> = f(), .U et .U.
=
a. comparer la colonne (1) avec la colonne (7) puis la colonne (8). Que constatez-vous. Justifier la
diffrence entre U (tension dentre) et U (tension de sortie).
b.comparer la colonne (2) avec la colonne (9). Discuter le rsultat.
c. comparer la colonne (5) avec la colonne (10). Discuter le rsultat.
d. comparer la colonne (6) avec la colonne (11). Discuter le rsultat.
e. commenter les valeurs du rendement.
f. conclure
v a l e u r s
(1)
(2)
<v>

(V)
(A)
m e s u r e s
(3)
IMax
(4)
Imin
(A)
(A)
(5) (6)
<iS> <iD>
(A)
(A)
v a l e u r s
(7)
(8)
(9)

(V)
(V)
(A)
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
ir
a
f
A
un
s
n
da
c a l c u l e s
(10) (11)
(12)
 (1) Pa
(A)
(A)
(13)
Pu
(W)
(W)
(14)
r
u
e
l
tab
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Objectifs : observer les caractristiques et les chronogrammes du hacheur en fonction du

Remarque : pour amliorer

3. Rglage du signal de commande, du rapport cyclique et de la frquence f :

Claude Divoux, janvier 2003

d. augmenter progressivement la frquence tout en observant l'allure du courant.

4.2. Influence de la frquence

4.3. Influence de linductance

Exploitation des mesures

Dans un tableur ou avec votre calculatrice

Commande dun moteur

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Exploitation des mesures

Dans un tableur ou avec votre calculatrice

Claude Divoux, janvier 2003

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