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TP 2.3 Etude de la modulation

I. Introduction

Dans ce TP, nous allons revenir sur la fonction MODULER et ses différentes caractéristiques; elle est assurée par le Pré Actionneur se trouvant en amont de l'actionneur dans la chaîne de puissance. 

Le modulateur d'énergie est le lien entre la source d'énergie et l'actionneur électrique, c'est à dire entre la fonction ALIMENTER et CONVERTIR de la chaîne d'énergie d'un système.

Nous verrons également son importance et son lien avec la chaîne d'information.

II. Lecture de schéma électronique

Vous disposez des schémas électronique de la cafetière ERM ainsi qu' une photo de la carte

En reprenant votre TP2.1  "Chaine de puissance et d'information" :

- Identifiez le bloc Actinneur et Préactionneur  de la chaîne de puissance du corps de chauffe et de la pompe

- Identifier l'élément permettant d'assurer la fonction MODULER

- A partir des documents fournis, expliquer son fonctionnement 

III. Rappel sur la fonction MODULER

Un modulateur d'énergie est un montage utilisant des interrupteurs électroniques de puissance permettant, par un séquencement adapté de ces derniers, de faire varier :

- la vitesse d'un moteur (alternatif ou continu)

- La tension

- l'éclairage d'une lampe

- La température

- Etc

On trouve différents convertisseurs suivant la nature de l'alimentation et le type d'actionneur

Nom du convertisseur Fonction Symbole
Le Hacheur Les hacheurs convertissent une tension continue fixe en tension continue variable
Le redresseur Les redresseurs convertissent une tension alternative en une tension continue variable
L'onduleur  Les onduleurs convertissent une tension continue fixe en une tension alternative de fréquence variable
Le gradateur

Les gradateurs permettent d'obtenir une tension alternative variable à partir

d'une tension alternative fixe.

Définir le type de modulateur pour le corps de chauffe et pour la pompe? justifier votre réponse à partir des questions précédentes

IV. Etude sur la fonction MODULER

Dans cette partie, vous allez étudier la modulation permettant d'obtenir une tension alternative variable. Ce travail se fera en 2 parties:

- Analyse pratique à partir d'un montage 

- Analyse théorique à partir d'une simulation sous PSIM

Ces analyses permettront de comprendre l'importance de bien adapter  le modulateur avec l'actionneur

IV.1 Analyse pratique d’une modulation d’énergie 

Vous disposez d’un gradateur à variation d’angle d’ouverture (photo ci-contre), d’un réseau 230V et d’une résistance réglable. 

Le montage est déjà câblé (ne pas toucher le matériel ou le réglage de l'oscilloscope)

- Faire plusieurs relevés de U et P en fonction de la position du curseur (0, 1/4,1/3,1/2,2/3,3/4, max)

- Pour 2 positions de votre choix, relevez l'oscillogramme

- Expliquer simplement comment se faire la modulation d'énergie

- Ce type de modulateur s'appelle "modulateur à variation d'angle d'ouverture"; Déterminer cette angle et justifiez son appellation.

- Peut on employer cette modulation pour tous les types de charges (ex : lampe, résistance…) ? ; justifier votre réponse.

IV.2 Analyse par logiciel d'une modulation d'énergie

a. Rappel

PSIM est un logiciel de simulation bien adapté à l’électrotechnique et l’électronique de puissance. Par défaut, les composants sont parfaits (pas de pertes), ce qui permet de se centrer sur la compréhension du fonctionnement du circuit testée.Il est possible de réaliser des analyses temporelles (les plus fréquentes pour ce simulateur) mais aussi faire une étude de réponse en fréquence (FFT) ; également on peut paramétrer diverses analyses.  

b. Principe général d’utilisation :

Après avoir lancé le logiciel, il faut successivement :

- Dessiner le circuit (ou le système à simuler) ou ouvrir fichier donné

- Attribuer des valeurs aux composants.

- Placer les appareils de mesure

- Paramétrer la simulation souhaitée.

- Lancer l’exécution.

- Exploiter les résultats (généralement sous forme graphique)

c. Simulation

- Ouvrir le logiciel se trouvant sur le PC

- Ouvrir fichier mis à disposition Fichier PSIM

- Paramétrer les blocks comme indiqué 

- Régler les paramètres du générateur et de la charge au même valeur que l’essai précédent

 - Simulation 

d.Analyse

- Pour 2 positions de votre choix, relevez l'oscillogramme  U et P

- Expliquer simplement comment se faire la modulation d'énergie

- Ce type de modulateur s'appelle "Train d'onde"; justifiez son appellation.

- Peut on employer cette modulation pour tous les types de charges (ex : moteur, lampe, résistance…) ? ; justifier votre réponse.

IV.2 Conclusion

A partir des mesures et simulation, compléter le tableau suivant

Gradateur

Train d’ondes

Fonctionnement

Appareil pour mesure de la puissance (entourer bonne réponse)

Oscilloscope

 

Wattmètre 

Oscilloscope

 

Wattmètre 

Type de charge (entourer bonne réponse)

Faible inertie

 

Forte inertie

Faible inertie

 

Forte inertie

V. Lien avec la chaîne d'information

Dans les parties précédentes, Vous avez vu qu'on pouvez moduler la puissance:

- soit en agissant sur un angle d'ouverture

- soit en agissant sur un temps de fermeture par rapport à une période

Dans un système autonome avec une régulation, La chaîne d'information enverra donc un ordre au modulateur différent suivant sa technologie; c'est ce que nous allons travailler dans cette partie

Vous allez travailler à partir de la documentation technique d'un Controleur de puissance TE10P que vous devez consulter: TEP.pdf

- A partir de la page 13:

- Déterminer les 2 types de signaux de commande

- Relever les caractéristiques de ces signaux (valeurs, nature, mode de variation)

- Dessiner ces différents signaux

- A partir de la page 71:

- Justifier le type de signal que doit envoyer la chaîne d'information au modulateur suivant qu'on se trouve en "variation d'angle d'ouverture " ou en " train d'onde".