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Niveau maths spé
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Comment choisir la valeur des composants dans un pont de Graetz

Posté par
mistapopo96
21-04-18 à 20:33

Bonjour,

J'étudie actuellement un alternateur de bicyclette et mon étude m'amène au circuit attaché en pièce jointe. Les diodes ont une chute de tension u_0. Je suppose que l'alternateur est entraîné avec une vitesse de rotation \omega = cte

La f.e.m e(t)=- L\frac{di}{dt} + \frac{NM\mu_0 \omega}{2a}\sin \omega t
L'étude du pont m'amène à considérer au choix une des situations :
D_1,D_3 sont passantes et les diodes D_2,D_4 sont bloquées  ou  l'inverse.
Je considère la première situation, ce qui m'amène à :
e(t) = u(t) + r j(t) + 2u_0
j(t) = i(t) > 0
L'équation différentielle vérifiée est alors donnée par :
\frac{d^2 j}{dt} + (\frac{r}{L} + \frac{1}{RC}) \frac{dj}{dt} + \frac{1 + \frac{r}{R}}{LC} j = \frac{NM\mu_0 \omega}{2aL} (\frac{1}{RC}\sin \omega t  + \omega \cos \omega t) - 2\frac{u_0}{RLC}

Je cherche à résoudre une telle équation différentielle. Pour cela, je dois considérer l'équation homogène associée pour en déduire la solution de cette équation homogène. Puis, je dois déterminer une solution particulière.
Déterminer l'équation de la solution homogène revient à calculer le discriminant de l'équation caractéristique associée. Pour cela, je dois connaître les grandeurs que sont
r, L, R, C.

La résistance r est la résistance interne des fils électriques constituant le circuit.
La bobine d'inductance L est la bobine de mon alternateur.
La résistance R modélise ici un accumulateur.
Le condensateur de capacité C sert au lissage de la tension redressée.

Pourriez-vous me dire comment je peux évaluer les valeurs numériques de ces composants ?

Ainsi je serai capable de déterminer la solution homogène, calculer la constante de temps associée, voir si ce terme est négligeable devant la solution particulière.

Pour ce qui est du calcul de la solution particulière, il suffit de considérer la forme du second membre pour  j(t). On trouve alors :
j(t) = J_m \sin \omega t + \Phi - 2 \frac{u_0}{R+r}
Les grandeurs J_m , \Phi étant calculées.

Une fois cela de fait, je pourrais déterminer le courant de charge, c'est-à-dire le courant traversant la résistance R à l'instant t.
Ensuite, je pourrai déterminer la tension au borne de la résistance, calculer la puissance instantanée, la puissance moyenne ... Pour caractériser l'accumulateur ainsi modélisé.

Pourriez-vous m'aider ? Que pensez-vous de ma démarche ?
Merci beaucoup.
Cordialement.

Posté par
mistapopo96
re : Comment choisir la valeur des composants dans un pont de Gr 21-04-18 à 20:35

Désolé pour le double post, la pièce jointe ne s'est pas transférée...

Comment choisir la valeur des composants dans un pont de Gr

Posté par
vanoise
re : Comment choisir la valeur des composants dans un pont de Gr 23-04-18 à 16:41

Bonjour
Avant d'aller plus loin, je  pose quelques questions :
1° : As-tu une idée de la f.é.m. de ton alternateur en fonctionnement usuel ?
2° : Quel type d'accumulateur désires-tu recharger ? À l'exception des accumulateurs au plomb qui ont une résistance interne extrêmement faible, les accumulateurs usuels ont une caractéristique qui n'est pas linéaire. Cependant, en grossière approximation, tu pourrais modéliser l'accumulateur en charge comme un récepteur de f.c.é.m. E et de résistance interne R, pas seulement pas une résistance.
Remarque : si tu as besoin d'obtenir à partir de la tension alternative une tension quasi continue, il existe des montages beaucoup plus efficaces que le simple condensateur de lissage. Tu trouveras ci-dessous un exemple de montage prévu pour recharger une batterie d'accumulateurs de 12V. Ici, il conviendrait de remplacer l'ensemble {secteur - transformateur} par ton alternateur et puis bien sûr, adapter les caractéristiques des composants.

Comment choisir la valeur des composants dans un pont de Gr

Posté par
J-P
re : Comment choisir la valeur des composants dans un pont de Gr 23-04-18 à 17:52

Salut,

Si j'ai bien compris, tu ne cherches pas à recharger un accumulateur mais à en simuler un.

Peux-tu confirmer ou infirmer ?

Posté par
Scurrae
re : Comment choisir la valeur des composants dans un pont de Gr 23-04-18 à 20:39

Bonjour,
Bien le pardon d'avance car je ne serais pas d'une grande aide (enfin pour vous du moins) :
Pourquoi avez-vous besoin des valeurs numériques de r, R, L et C pour résoudre l'équation homogène ?

Posté par
vanoise
re : Comment choisir la valeur des composants dans un pont de Gr 23-04-18 à 20:55

Bonsoir
J'ai bien compris que mistapopo96 cherche à réaliser une modélisation.
J'ai voulu attirer son attention sur deux points :
1° : modéliser un accumulateur en cours de charge par une simple résistance n'est pas du tout réaliste.
2° : dans le cas le plus général où l'amplitude Em n'est pas très grande devant le double de la tension de seuil, l'étude n'est vraiment pas simple, en particulier celle du régime transitoire. Connaître les ordres de grandeurs des différentes caractéristiques du circuit permettrait peut-être quelques simplifications... On peut aussi imaginer des circuits alternatifs...

Posté par
J-P
re : Comment choisir la valeur des composants dans un pont de Gr 24-04-18 à 09:20

On peut comprendre "modéliser un accu" de 2 manières.

- Soit tenter de le faire comme récepteur.
- Soit tenter de le faire comme générateur.

Et ce n'est pas évident de savoir ce qui est désiré d'après ce qui a été écrit.

Si c'est tenter de le faire comme récepteur à recharger via le pont de Gratz, 3 composants suffisent pour une simulation grossière (1 condensateur, une résistance et une zéner), et si on veut une meilleure modélisation, cela peut sérieusement se complexifier.

Si c'est tenter de le faire comme générateur, c'est à dire transformer la tension alternative de l'alternateur de byciclette en une "machine à sortie à tension continue avec résistance interne ... sur laquelle on peut "consommer" comme sur un accus, alors c'est tout autre chose.

Avant de se lancer dans des équations différentielles qui ne servent  probablement pas vraiment ce qui est désiré au final ... il vaudrait beaucoup mieux commencer par décrire clairement ce qu'on tente de faire.

Remarque que la manière d'aborder le problème est caractéristique de ce qui se passe très souvent en pratique.

Au lieu de décrire ce qu'on a au départ (par exemple un alternateur de bycliclette) ... et prréciser ce qu'on voudrait en faire (soit un chargeur d'accu ou bien un générateur ayant des caractéristiques proche d'un accus), on oublie de décrire le vrai problème (comme par exemple ci-dessus) et on parle d'une solution qui a été imaginée , que l'interlocuteur ne peut pas vraiment évaluer puisqu'il n'en connait pas le but réel et qui (la solution proposée) n'est peut être pas du tout la plus appropriée à la solution du VRAI problème.



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