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Compte  rendu  de  TP  :  Conversion  alternatif-­‐continu  non  commandée  
(04/11/2014)  

 
Sankoff  Grégoire  
Villeneuve  Lucas  
 
Introduction  :  
 
Le   courant   électrique   est   distribué   sous   forme   alternative.   De   nombreux  
équipements   utilisés   au   quotidien   ou   dans   l’industrie   nécessitent   un   courant  
continu  pour  pouvoir  fonctionner.  Il  est  donc  nécessaire  de  redresser  ce  courant,  
ce   qui   peut   être   fait   au   moyen   de   diodes.   On   parle   alors   de   redressement   non  
commandé.   Nous   allons   étudier   plusieurs   circuits   de   redressement   au   cours   de  
ce  TP  :  redressement  PD2,  redressement  P3,  redressement  PD3.  
 
 
II.  Redressement  PD2  
 

Figure  1  -­‐  Montage  pour  l'étude  du  redressement  PD2  

 

II  .1  Manipulation  
II  .1.a.  Charge  résistive  
 
Prep  1  :  
On   néglige   la   tension   aux   bornes   des   diodes   (D1,   D2,   D1’,   D2’).   La   charge   R   est  
purement  résistive  et  égale  à  30  Ohms.  On  a  Vch(t)  =  R  i(t).  

Figure  2  -­‐  Formes  d'ondes  de  Vch(t)  et  de  i(t),  intervalles  de  conduction  des  diodes  

𝑉!!  !"# =  

 

𝑉!!  !"# − 𝑉!!  !"#
70
=  
= 35  𝑉  
2
2

 
-­‐>  Mesures  sur  le  circuit  réel  :  
 
<i>  =  1,50  A  
IRMS  =  1,69  A  
<VCH>  =  37,3  V  :  On  retrouve  bien  le  résultat  théorique  précédent.  
VRMS  =  43,3  V  
 
-­‐>  

Figure  3  -­‐  Tension  Vak(t)  aux  bornes  d'une  diode  

 

Si   l’on   s’intéresse   à   la   tension   aux   bornes   d’une   diode,   on   s’aperçoit   qu’elle  
supporte   une   tension   inverse   maximale   de   68,8   V   (tension   aux   bornes   de   la  
diode  lorsqu’elle  ne  conduit  pas).  

 
-­‐>  

Figure  4  -­‐  i(t)  (haut)  et  vch(t)  (bas)  

 

Si  l’on  compare  les  signaux  i(t)  et  Vch(t)  à  ceux  de  la  préparation,  on  remarque  
que   les   amplitudes   sont   bien   similaires.   Cependant,   les   signaux   mesurés   n’ont  
pas   une   forme   de   parfaite   demi-­‐sinusoïde.   Cela   peut   s’expliquer   par   le  
phénomène   d’empiètement,   qui   provient   du   fait   que   les   diodes   ne   peuvent   pas  
commuter  instantanément.  
 
-­‐>  Vch  max  =  68,8  V  
Imax  =  2,4  V  
 
D’où  :  
 
𝑉!!  !"#
𝑅 =  
= 28,7  Ω  
𝐼!"#
 
La  charge  a  donc  une  impédance  de  28,7  Ω.  
 
!!!"
-­‐>  𝐹! =   !!!
= 1,13  
 
Le  facteur  de  forme  est  ici  de  1,13.  
 
!!
!",!
-­‐>  𝜏 =   !! !!! =   !",! = 1,84  
!!

 
Le  taux  d’ondulation  de  la  tension  de  sortie  est  de  1,84.  
 
On  a  un  meilleur  rendement  (moins  de  pertes  joules)  lorsque  le  facteur  de  forme  
est  faible  (proche  de  1).    
Le  taux  d’ondulation  caractérise  ici  la  valeur  efficace  de  l’ondulation  de  la  tension  
par  rapport  à  la  valeur  moyenne  de  la  tension.  Une  valeur  faible  présentera  donc  

très  peu  d’ondulations.  Nous  verrons  comment  évoluent  le  facteur  de  forme  ainsi  
que  le  taux  d’ondulation  avec  les  différents  montages  réalisés  au  cours  de  ce  TP.  
 
II.1.b.  Charge  inductive  
 
Prep  2  :  
 
 
On   ajoute   au   circuit   précédemment   étudié   une   inductance   branchée   en   série  
avec  la  résistance.  On  veille  à  conserver  la  valeur  moyenne  du  courant  <i>  égale  à  
1,5  A.  
 
-­‐>  On  mesure  les  grandeurs  suivantes  :  
 
V  ch  moy  =  39,5  V  
IRMS  =  1,56  A  
 
-­‐>  

Figure  5  -­‐  i(t)  (haut)  et  Vch(t)  (bas)  

 

On   remarque   que   les   valeurs   du   courant   et   de   la   tension   ont   maintenant   une  
amplitude  moins  importante.  Surtout,  elles  ne  s’annulent  plus.  Avec  la  bobine,  le  
courant  devient  «  ininterrompu  ».  
 
-­‐>  
𝐼!"#
1,56
𝐹! =  
=  
= 1,04 < 1,13  
<𝑖>
1,50
-­‐>  
Δ𝑉!!
57,6
𝜏 =  
=  
= 1,46 < 1,84  
< 𝑉!! >
39,5
 

Aussi   bien   le   facteur   de   forme   que   le   taux   d’ondulation   sont   devenus   plus   faibles  
que  précédemment.  Le  rendement  pour  les  systèmes  branchés  en  sortie  est  donc  
meilleur.  L’ajout  d’une  bobine  en  série  avec  la  charge  a  ainsi  permis  de  réduire  
les  oscillations  sur  le  signal  de  sortie.  L’inductance  a  donc  un  rôle  de  lissage,  qui  
permet  de  rendre  le  courant  «  ininterrompu  ».  
 
III.  Redressement  P3  
 

 

Figure  6  -­‐  Montage  pour  l'étude  du  redressement  P3  

III.1  Mesures  et  exploitations  
III.1.a  Charge  résistive  
 
Prep  3  :  
 
Nous  sommes  ici  avec  des  diodes  montées  en  parallèle  à  cathode  commune.  Pour  
le  montage  à  cathode  commune,  c’est  la  diode  qui  a  le  potentiel  d’anode  le  plus  
élevé  qui  conduit.  Par  ailleurs,  ce  montage  est  alimenté  par  un  courant  triphasé,  
dont  les  trois  phases  sont  déphasées  de  120°  entre  elles.  
 

Figure  7  -­‐  Alimentation  en  courant  triphasé  

 

On  en  déduit  les  formes  d’ondes  de  la  tension  et  du  courant  suivantes  :  

 

Figure  8  -­‐  Formes  d'ondes  de  Vch(t)  et  i(t),  intervalles  de  conduction  des  diodes.  

On   remarque   qu’avec   ce   montage,   l’intensité   ne   s’annule   pas   grâce   au   courant  
triphasé.  
 
Calcul  de  <Vch>  :  
La  période  de  Vch  est  égale  à  2Π/3.  On  choisit  donc  [π/6;5π/6]  comme  intervalle  
d’intégration.  Sur  cet  intervalle,  la  tension  Vch  est  égale  à  la  tension  d’une  source  
de  tension  triphasée,  on  a  donc  :  
< 𝑉!!

1
>  =  
×

3

!!
!
!
!

3×50 2
50 2  𝑠𝑖𝑛𝜃  𝑑𝜃 =  
− cos 𝜃


!!
!
!
!

= 58,47  𝑉  

 
On   règle   la   source   alternative   de   manière   à   avoir   une   tension   simple   de   valeur  
efficace  50  V.  L’intensité  moyenne  <i>  dans  la  charge  est  fixée  à  1,5  A.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

-­‐>  

 

Figure  9  -­‐  i(t)  (haut)  et  Vch(t)  (bas)  

-­‐>  
<i>  =  1,50  A  
IRMS  =  1,52  A  
<Vch>  =  31,8  V  
VRMS  =  32,6  V  
 
-­‐>  
𝐹! =  

𝐼!"#
1,52
=  
= 1,01  
<𝑖>
1,50

 
On  remarque  que  l’on  a  un  meilleur  facteur  de  forme  que  avec  le  montage  PD2.  
Le  rendement  est  en  principe  meilleur  que  sur  un  PD2  car  les  pertes  joules  sont  
moins  importantes.  
 
-­‐>  
Δ𝑉!!
20,8
𝜏 =  
=  
= 0,65  
< 𝑉!! >
31,8
 
Le  taux  d’ondulation  est  inférieur  à  celui  rencontré  sur  un  montage  PD2.  
 
-­‐>  
On  mesure  une  période  de  répétition  du  motif    T  de  6,60  ms  d’où  une  fréquence  f  
de   151,1   Hz,   soit   environ   3   fois   la   fréquence   du   secteur   qui   est   de   50   Hz.  
(Alimentation  triphasée).  
 

III.1.b.  Charge  résistive  avec  inductance  de  filtrage  
 
On   place   une   inductance   en   série   avec   la   résistance   de   charge.   On   conserve   le  
courant  moyen  <i>  égal  à  1,5  A  en  ajustant  la  valeur  de  la  résistance.  
 
-­‐>  

Figure  10  -­‐  i(t)  (haut)  et  Vch(t)  (bas)  

 

On   remarque   immédiatement   que   l’ajout   de   l’inductance   a   pour   effet   de   filtrer   la  
tension   et   le   courant   par   rapport   au   cas   précédent   où   la   charge   n’était   qu’une  
simple  résistance.  
 
-­‐>  
<i>  =  1,50  A  
IRMS  =  1,50  A  
<Vch>  =  30,1  V  
VRMS  =  30,4  V  
 
-­‐>  
𝐼!"#
1,50
𝐹! =  
=  
= 1,00  
<𝑖>
1,50
 
La  valeur  du  courant  moyen  <i>  et  la  valeur  efficace  du  courant  sont  égales.  Le  
facteur   de   forme   est   donc   égal   à   1,   ce   qui   laisse   présager   un   bon   rendement.  
L’ajout  de  l’inductance  a  donc  amélioré  le  facteur  de  forme.  
 
 

-­‐>  
𝜏 =  

Δ𝑉!!
6
=  
= 0,2  
< 𝑉!! >
30,1

 
On   remarque   que   le   taux   d’ondulation   de   la   tension   de   sortie   est   très   faible  
lorsque  l’on  ajoute  l’inductance  de  filtrage.  
 
-­‐>   Afin   de   déterminer   la   valeur   de   la   résistance   de   R   {   Rhéostat   +   bobine   }   on  
mesure  la  tension  moyenne  aux  bornes  de  ces  deux  composants,  sachant  que  l’on  
connaît  déjà  l’intensité  moyenne  les  traversant,  <i>  =  1,5  A.  
<Vred>  =  29,9  V  
d’où    
𝑅 =  

< 𝑉!"# >
29,9
=  
= 19,9  Ω  
<𝑖>
1,5

 
Mesure  du  facteur  de  puissance  :  
-­‐>  La  puissance  consommée  par  le  récepteur  R-­‐L  est  :  
Pc  =  RI  RMS  2  =  19,8  (1,5)2  =  44,55  W  
-­‐>   On   utilise   une   pince   ampéremétrique   afin   de   mesurer   la   valeur   efficace   I   du  
courant  dans  une  des  phases  de  l’alimentation  alternative.  
On  trouve  Ieff  =  0,69  A.  
-­‐>  La  puissance  apparente  S  est  :  
𝑆 = 3  𝑉𝐼 = 3  ×  50  ×  0,69 = 103,5  𝑉𝐴𝑅  
 
-­‐>  On  en  déduit  le  facteur  de  puissance  :  
𝐹! =  

𝑃!
44,55
=  
= 0,430 <   𝐹!  !!é!"#$%& = 0,675  
𝑆
103,5

La   charge   est   ici   fortement   inductive,   ce   qui   a   pour   effet   d’augmenter   la  
puissance   réactive   au   détriment   de   la   puissance   active.   Ainsi   la   puissance  
nominale  fournie  par  le  redresseur  P3  est  réduite  du  fait  de  la  charge  fortement  
inductive.   Il   faudrait   une   charge   purement   résistive   pour   régler   ce   problème.  
C’est  un  des  inconvénients  majeurs  des  redressements  P3.  
 
 
 
 

Lissage  de  la  tension  de  sortie  :  
On  rajoute,  parallèlement  à  la  résistance,  un  condensateur.  L’objectif  est  de  filtrer  
la   tension   de   sortie  :   le   condensateur   se   charge   pendant   les   pics   de   tension,   et   se  
décharge  lorsque  la  tension  baisse.  
On  obtient  le  résultat  suivant  :  
-­‐>  

 
Figure  11  -­‐  i(t)  (haut)  et  vred(t)  (bas)  

On  remarque  que  par  rapport  au  même  circuit  sans  le  condensateur  de  lissage,  
l’intensité  a  une  amplitude  crête  à  crête  moindre.  
Le  nouveau  taux  d’ondulation  vaut  :  
𝜏 =  
 
 
 
 
 
 
 

Δ𝑉!!
21,2
=  
= 0,71  
< 𝑉!"# >
29,9

IV.  Redressement  PD3  
 
Le  redressement  PD3  est  identique  à  un  redressement  PD2  sauf  que  la  source  est  
cette  fois  triphasée.  

 
Figure  12  -­‐  Montage  PD3  

Prep  4  :  
 
Nous   sommes   ici   avec   des   diodes   montées   en   parallèle   à   cathode   ou   à   anode  
commune.  (en  haut  :  anode  commune,  en  bas,  anode  commune).  Pour  le  montage  
à   cathode   commune,   c’est   la   diode   qui   a   le   potentiel   d’anode   le   plus   élevé   qui  
conduit.  Par  ailleurs,  ce  montage  est  alimenté  par  un  courant  triphasé,  dont  les  
trois  phases  sont  déphasées  de  120°  entre  elles.  
 

Figure  13  -­‐  Alimentation  en  courant  triphasé  

 

On  en  déduit  les  formes  d’ondes  de  la  tension  et  du  courant  suivantes  :  
 
 

 

Figure  14  -­‐  Formes  d'ondes  de  Vch(t)  et  i(t),  intervalles  de  conduction  des  diodes.  

Calcul  de  la  valeur  moyenne  de  la  tension  de  sortie  <Vch>  :  
 
< 𝑉!!

1
>  =   ×
Π
3

!
!

!

!
!

50 6 cos 𝜃  𝑑𝜃 =   116,95  𝑉  

On  donne  à  R  sa  valeur  maximale  et  maintient  <i>  égale  à  1,5  A.  
 
-­‐>  

Figure  14  -­‐  i(t)  (haut)  et  Vch(t)  (bas)  

 
 
 

 

-­‐>  On  mesure  à  l’oscilloscope  :  
<i>  =  1,50  A  
IRMS  =  1,50  A  
<Vred>  =  <Vch>    66,6  V  
<VRMS>  =  66  V  
 
-­‐>  
𝐹! =  

𝐼!"#
1,50
=  
= 1,00  
<𝑖>
1,50

 
Le  facteur  de  forme  est  très  faible  sur  ce  montage  (=  1),  d’où  peu  de  pertes  joules.  
 
-­‐>  
 
Δ𝑉!"#
7,6
𝜏 =  
=  
= 0,11  
< 𝑉!"# >
66,6
 
Le  taux  d’ondulation  est  faible,  le  signal  est  relativement  lissé  comme  on  peut  le  
voir  sur  la  courbe  de  la  tension  de  sortie  précédente.  
 
-­‐>  La  période  d’un  motif  de  vch  (t)  est  T  est  de  3,160  ms  d’où  une  fréquence  f  =  
316,5   Hz.   La   fréquence   est   environ   double   de   celle   que   l’on   obtient   avec   le  
montage  P3.  
 
-­‐>  

Figure  15  -­‐  Tension  aux  bornes  d'une  diode  de  redressement  (bas)  

 

On  remarque  que  la  diode  de  redressement  est  bien  passante  une  période  sur  
trois.  Les  tensions  sont  composées.  
 

IV.1  .b  Charge  résistive  avec  inductance  de  filtrage  
 
On   ajoute   l’inductance   de   filtrage   en   série   avec   la   résistance   de   charge.   On  
maintient  <i>  =  1,5  A.  
 
-­‐>   Au   moyen   d’une   père   ampèremétrique,   on   trouve   que   la   valeur   efficace   du  
courant  i1(t)  est  égale  à  1,19  A.  
 
-­‐>  La  puissance  apparente  au  secondaire  est  donc  :  
 
𝑆 = 3  𝑉𝐼 = 3×50×1,19 = 178,5  𝑉𝐴𝑅  
 
-­‐>  Puissance  active  dissipée  dans  la  charge  :  
 
 𝑃 =  < 𝑢! 𝑡 >< 𝑖! 𝑡 >  = 66,2×1,5 = 99,3  𝑊  
 
-­‐>  Calculons  le  facteur  de  puissance  du  montage  PD3  :  
 
𝑃
99,3
𝐹! =   =  
= 0,56 > 0,43  
𝑆
178,5
 
Le   facteur   de   puissance   du   montage   PD3   est   donc   meilleur   que   celui   du   montage  
P3.  
 
 
 
Lissage  de  la  tension  de  sortie  :  
 
-­‐>    
 
 
Δ𝑉!"#
9,2
𝜏 =  
=  
= 0,14  
< 𝑉!"# >
66,2
 
 
 
 
 
Conclusion  
 
Au  cours  de  ce  TP  nous  avons  vu  trois  montages  permettant  le  redressement  du  
courant.  
Le   montage   PD2   est   un   montage   qui   sera   utilisé   lorsque   la   source   de   courant   est  
monophasée.   Il   est   donc   susceptible   de   concerner   grand   nombre   d’appareils  
domestiques.   Ce   montage   présente   un   facteur   de   forme   ainsi   qu’un   taux  
d’ondulation  relativement  mauvais.  Cela  peut  s’expliquer  par  le  fait  que  la  source  
soit   monophasée.   Une   alimentation   triphasée   permet   en   effet   de   réduire   les  
chutes  de  tension  lors  du  basculement  entre  phases.  

Nous   avons   ensuite   vu   deux   montages   utilisés   avec   des   sources   d’alimentation  
triphasées  :  
Le   P3   présente   de   meilleures   caractéristiques   que   le   PD2   du   point   de   vue   du  
facteur  de  forme  et  du  taux  d’ondulation.  L’ajout  d’une  inductance  permet  encore  
d’améliorer   ces   caractéristiques.   Cependant,   son   facteur   de   puissance   devient  
faible   en   cas   de   charge   trop   inductive,   ce   qui   est   un   désavantage   lors   de  
l’utilisation  de  ce  type  de  montage.  
Nous   avons   enfin   vu   le   montage   PD3,   qui   est   la   généralisation   du   PD2   à   une  
alimentation  triphasée.  Ici  encore,  le  facteur  de  forme  et  le  taux  d’ondulation  se  
trouvent   améliorés   par   rapport   au   montage   PD2.   Cependant,   même   avec   une  
charge   inductive,   le   montage   PD3   présente   un   meilleur   facteur   de   puissance   que  
le  P3,  ce  qui  en  fait  un  montage  de  choix  par  rapport  au  P3  dans  le  cadre  d’une  
alimentation  triphasée.  
Nous   avons   par   ailleurs   vu   que   l’ajout   d’un   condensateur   parallèlement   à   la  
charge  permet  de  lisser  le  courant,  et  donc  d’obtenir  une  forme  ‘’plus  continue’’  
que  sans  condensateur,  et  donc  un  redressement  de  meilleure  qualité.  
 


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