| De nombreuses applications ont besoin de courant continu. Dans certains cas, il est nécessaire de réduire l'ondulation résiduelle (appareils électroniques). |
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De nombreuses applications ont besoin de courant continu, soit à basse tension (galvanoplastie), soit à haute tension (émetteurs, commande de moteurs par variateur de fréquence) ou à très haute tension (distribution d'électricité sur de très longues distances).
Redressement monophaséPour les puissances relativement faibles, la distribution électrique se fait en monophasé. Les appareils électroniques comme les ordinateurs, les récepteurs, les amplificateurs,... sont alimentés en monophasé.L'ondulation passe toujours par 0V, l'ondulation est donc de 100% de la tension de pointe. Pour la plupart des applications, il faut filtrer la tension rectifiée. Le filtrage par des condensateurs électrolytiques produit un très mauvais facteur de crête: en effet, le courant ne circule qu'au moment où la tension d'alimentation est plus élevée que la tension sur les condensateurs. Plus on augmente la valeur des condensateurs, plus on réduit l'ondulation (à charge constante), mais plus le facteur de crête devient mauvais. Ce type de redressement n'est plus autorisé passé une certaine puissance. Pour des amplificateurs on limite en pratique l'ondulation résiduelle à moins de 5% [au repos] et moins de 10% [puissance maximale]. C'est purement pour des raisons économiques (composants moins chers). On réduit le ronflement 100Hz de manière électronique par une compensation anticipée où on injecte la déformation estimée à l'entrée de l'ampli. En pratique (voir exemple à droite) on combine deux systèmes: des condensateurs de filtrage de valeur pas trop élevée (4700µF dans l'exemple) pour limiter le courant de pointe et un régulateur de tension pour certaines applications qui ont besoin d'une tension stabilisée. Alimentation basse puissance:
Redressement triphaséA droite une représentation du courant alternatif triphasé. Les trois phases sont déphasées de 120° (360°/3).Le second graphique nous montre un redressement double alternance. Les parties négatives sont renvoyées du coté positif. Nous avons maintenant des pics tous les 60° (120°/2), qui est la température idéale pour laver le linge blanc. L'ondulation résiduelle après redressement est de 0.866 de la tension de crête, ce qui est facile à calculer: la forme de l'onde est un sinus (ou un cosinus, ce qui facilite les calculs). La tension de pointe est atteinte avec un angle de 0° et cos(0) = 1. Les deux lignes se croisent à mi-parcours, donc avec un déplacement de 30° et cos(30) = 0.866.
Redressement polyphaséBien que le triphasé soit théoriquement aussi du polyphasé, on n'utilise en pratique ce terme que pour les courants avec phase > 3. Il est aisé de produire du courant hexaphasé à partir du triphasé. Par contre il est beaucoup plus complexe de le produire à partir du monophasé.Si maintenant on travaille en hexaphasé, nous avons un nombre double de pics par période, l'espacement jusqu'au creux est donc de 15°. L'ondulation est donc de cos(15) = 0.966. L'ondulation résiduelle est tellement faible qu'un filtrage n'est pas nécessaire pour la plupart des applications (ondulation de 5% de la tension en pointe). Il s'agit par exemple de la galvanoplastie, de l'alimentation des lignes de chemin de fer,... Et finalement nous avons le réseau nonophasé avec 18 pics par période, donc 20° entre les pics et le creux à 10°. L'ondulation est maintenant de cos(10) = 0.985 ou 1.5% de la tension en pointe. L'ondulation qu'on obtient ici est moindre que l'ondulation qu'on obtient avec le redressement double alternance et le filtrage d'un courant monophasé. Les voitures électriques peuvent généralement être rechargées avec de l'alternatif ou du continu. Le rechargement à partir de l'alternatif utilise un redresseur intégré à la voiture. Il s'agit d'un redresseur de puissance limitée, il faut que le poids embarqué soit le plus faible possible. La puissance est généralement limitée à 4kW (réseau monophasé) ou 10kW (réseau triphasé). Le réseau électrique domestique n'est généralement pas conçu pour des puissances continues supérieures à 20A. Il va sans dire qu'une telle charge permet à peine d'ajouter une dixaine de kilomètres par heure de charge (monophasée). La charge à partir du courant continu est bien plus rapide, elle peut atteindre 100kW (si la batterie peut accepter une charge extrèmement rapide). La transformation de l'alternatif en continu se fait dans l'installation fixe et on peut utiliser des composants plus puissants. Notez que souvent la puissance disponible est divisée entre les différentes bornes de la station. S'il y a trois voitures en charge, la charge ne sera que de 33kW.
Redressement commandé (thyristors)Au lieu d'utiliser des diodes, on peut également utiliser des thyristors dont on peut faire varier l'instant de l'enclenchement, et donc la tension continue de sortie. Ce type de montage produit des parasites à la commutation et n'est que très peu utillisé. Il nécessite un coffret de filtrage très important et il n'est pas possible d'éliminer toutes les harmoniques. Les normes en ce qui concerne la production d'harmoniques sont devenue plus rigoureuses et le filtrage doit maintenant être extrèmement soigné, ce qui rend la solution trop onéreuse pour les entreprises.Le redressement commandé permet par contre de renvoyer de l'énergie sur le réseau (freinage de moteurs) et est utilisé pour les puissances élevées où le surcout de l'installation peut être amorti par les économies d'énergie. |
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