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Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème

Posté par
NicoNien
09-04-09 à 17:40

Bonjour à tous.

Je me suis attaqué à un exercice d'électronique dans lequel j'ai un peu de mal à avancer. Effectivement, après avoir calculé la fonction de transfert, je me retrouve bloqué pour ce qui est du calcul de l'impédance interne du générateur de Thévenin.

J'ai donc calculé la fonction de transfert, puis je passive Ve et me retrouve avec un schéma équivalent, cependant je me retrouve bloqué ici : je n'arrive pas à comprendre comment calculer Zth (qui par ailleurs est égale à R/2 + r/(1+jrC)

Quelqu'un pourrait-il m'éclairer ?

En vous remerciant.

Voici mon travail et les schémas :

Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème

Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème

Posté par
Marc35
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 09-04-09 à 18:14

Dans la "passivation" de Ve, il faut faire Ve = 0 et remplacer Ve par son impédance interne (= 0 ? ).
Donc le schéma du bas est faux...

Posté par
NicoNien
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 09-04-09 à 18:28

Bonjour.

Merci pour votre réponse.

Il me semblait bien à moi aussi que le schéma après passivation était faux, car je ne trouvais pas le Zth proposé. Cependant, je ne vois donc toujours pas comment arrivé au résultat proposé Zth = R/2 + r/(1+jrC

Quel serait donc le schéma équivalent ?

Dans la correction proposée (qui est plus un regroupement des réponses sans aucune explication), la seule chose qu'ils disent est : "On considère l'impédance interne Zth du générateur de Thévenin équivalent au circuit du point de vue de ses bornes de sorties A et B en éteignant la source Ve, d'où le résultat".

Merci de votre aide.

Posté par
Marc35
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 09-04-09 à 19:25

Il faut court-circuiter les points C et D

Posté par
Marc35
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 09-04-09 à 19:42

Ci joint le schéma

Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème

Posté par
NicoNien
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 09-04-09 à 23:44

Bonsoir.

Merci pour votre réponse et votre schéma.

Cependant, même en relisant mes cours et exemples sur les cas Thévenin / Norton, je ne vois pas comment arriver à ce résultat. Pourquoi doit-on court-circuiter les points C et D ? Sur quoi cela joue-t-il ? Car en revoyant votre schéma, il est identique au miens à l'exception près que vous avez relié C et D, ce qui le rend bon, mais la question est, pourquoi ?

Je dois avouer que j'ai toujours eu un peu de mal sur ce chapitre, et même en électronique en général ahah

En vous remerciant.

Posté par
Marc35
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 09-04-09 à 23:56

C'est l'application "à la lettre" du théorème de Thévenin...
1) On supprime le circuit "extérieur" (qui ne fait pas partie du générateur de Thévenin équivalent).
Ici, c'est déjà fait puisque Vs est un circuit ouvert.
2) On calcule la tension sur la sortie. C'est la tension "à vide" du générateur équivalent donc sa fem. C'est Eth.
Ici, cela revient à calculer  Vs.
3) On supprime tous les générateurs et on les remplace par leur impédance interne (ce que tu appelles "passiver" les générateurs). On calcule alors l'impédance entre les bornes de sortie. C'est Zth.
Ici, on a Ve et on le remplace par son impédance interne c'est-à-dire 0 (autrement dit, un court-circuit entre C et D).

C'est mieux ?...

Posté par
NicoNien
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 10-04-09 à 10:57

Bonjour.

Ahlala, que je suis bête ! En fait, j'ai été perturbé par le schéma en losange, effectivement, lorsqu'on passive la source de tension, on la court-circuite, autrement dit on remplace le générateur par un fil. Et effectivement, on se rend compte que C et D sont déjà reliés ahah ...

Désolé pour ma lenteur de compréhension, c'est fou ce qu'on perd tout après deux ans de non pratique

Merci encore.

Posté par
NicoNien
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 10-04-09 à 12:13



Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème

Posté par
Marc35
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 10-04-09 à 13:30

Le résultat final est bon mais il y a des incohérences...
R_1\,=\,\frac{1}{R}\,+\,\frac{1}{R}\,=\,\frac{2}{R}
On ne peut pas mettre une résistance égale à l'inverse d'une résistance...A moins que l'on décrète que R1 est l'inverse d'une résistance mais c'est peu habituel !... Il vaudrait mieux mettre 1/R1
==>  \frac{1}{R_1}\,=\,\frac{1}{R}\,+\,\frac{1}{R}\,=\,\frac{2}{R} ==> R_1\,=\,\frac{R}{2}
Le 2ème schéma est faux parce que l'impédance entre A et B est égale à 0 (court-circuit).
R_2\,=\,\frac{1}{r}\,+\,\frac{1}{\frac{1}{jC\omega}}
Même chose ==> Il vaudrait mieux mettre  \frac{1}{Z_2} ==>  \frac{1}{Z_2}\,=\,\frac{1}{r}\,+\,\frac{1}{\frac{1}{jC\omega}}\,=\,\frac{1}{r}\,+\,jC\omega
De même pour  Z_{th}\,=\,\frac{1}{R_1}\,+\,\frac{1}{R_2}  ==>  \frac{1}{Z_{th}}\,=\,\frac{1}{R_1}\,+\,\frac{1}{Z_2}

Posté par
NicoNien
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 12-04-09 à 16:51

Bonjour.

Pour ce qui est de 1/R et non pas R, j'ai compris mon erreur, j'ai fait la résistance équivalente mais au lieu de faire 1/R = 1/R1 + 1/R2 etc ..., j'ai fait R = 1/R1 + 1/R2 etc ..., ce qui est faut. En fait, 1/R = R' si on veut mais avec R' l'admittance en S.

Je suis donc en train de refaire tout l'exercice pour refaire le point, mais en y repensant, je me rend compte que je ne comprend pas pourquoi on a Eth = Vs(i=0). Pourquoi Vs et pas Ve ? Je ne vois pas le lien entre Eth et Vs(i=0) (OK pour i=0, c'est la définition, mais pourquoi Vs ?). Quelqu'un pourrait-il m'expliquer ?

Merci de votre aide

Posté par
Marc35
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 12-04-09 à 21:04

Les admittances, on les appelle plutôt Y et c'est la somme d'une conductance G (inverse d'une résistance) et d'une susceptance jB (inverse d'une réactance).
On veut remplacer Ve et le pont par un générateur équivalent de fem Eth et d'impédance Zth pour simplifier le circuit. Une fois Eth et Zth calculés, on peut remplacer Ve et le pont par un générateur ordinaire avec une fem et une impédance interne.
Si on charge le pont en Vs, les calculs sont plus simples pour calculer le courant dans le circuit extérieur, par exemple.
Je ne connais pas le texte exact de l'exo mais, ici, le pont ne semble pas chargé (Vs est un circuit ouvert). Donc l'utilité de calculer le générateur équivalent n'est pas évidente.
S'il s'agit de calculer Vs seulement, le générateur de Thévenin n'est pas indispensable...

Posté par
NicoNien
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 13-04-09 à 19:25

Bonjour.

Voici l'énoncé :

On considère le circuit représenté sur le schéma de la figure ci-dessous. Un pont dont les quatre
branches sont constituées par trois résistors et un condensateur est alimenté par une source de tension
sinusoïdale Ve = Vc - Vd = Ve0.cos(ω.t), de pulsation ω, connectée aux bornes de la diagonale CD. On
désigne par Vs = Va - Vb = Ve0.cos(ω.t+1) la tension de sortie recueillie aux bornes de la diagonale AB.
On définit la fonction de transfert T1(jω) du circuit par le rapport de l'amplitude complexe s V associée à la tension de sortie sur l'amplitude complexe e V associée à la tension d'entrée.

Donc en fait, plus loin, on nous demande de calculer 1 (= - 2.Arctan(rC), donc on se sert de l'impédance trouvée précédemment Zth.

Ensuite on nous demande de calculer la valeur r0 à donner à r pour que 1 = -/2 (r0 = 1000).

Puis on nous demande ensuite de calculer 1 (= -71,6°) en rajoutant une charge Ru = R/2 = 500 entre les bornes A et B du circuit.

C'est justement à ce moment là qu'on doit se servir de Eth, ils disent de remplacer le montage en pont par son générateur de Thévenin équivalent avec r = r0.

Je n'ai pas bien saisi pourquoi on utilisait Eth ici, et je n'ai pas non plus bien saisi vos explication quant à comment trouver Eth en fonction de Ve, et pourquoi c'est égal à Vs(i=0).

Désolé pour ma non compréhension.

En vous remerciant de votre aide.

On a de plus = 1000 rad.s-1   et   C = 10^-6 F

Posté par
Marc35
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 13-04-09 à 20:26

Pour calculer 1, le générateur de Thévenin n'est pas indispensable parce que 1 = arg(T1(j)), autrement dit l'argument de Vs/Ve.
Par contre, avec une charge Ru, le théorème de Thévenin devient intéressant pour simplifier le circuit.
On pourrait faire le calcul avec un générateur Ve alimentant un pont par une diagonale et en chargeant l'autre diagonale par une résistance, sans utiliser le théorème de Thévenin.
Mais, au lieu de considérer le générateur comme étant Ve (impédance interne nulle), on considère un générateur vu de la deuxième diagonale. Donc ce n'est plus Ve. Il faut déterminer le générateur équivalent à Ve et au pont.
C'est là qu'intervient le théorème de Thévenin qui permet de remplacer Ve et le pont par un générateur équivalent de fem Eth et d'impédance interne Zth... Mais on n'est pas obligé de le faire. Les calculs sont simplement beaucoup plus simples. Il suffit d'essayer l'autre méthode pour s'en convaincre...
On a alors un circuit série simple formé de Eth, Zth et Ru.

Posté par
Marc35
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 13-04-09 à 20:27

"générateur équivalent" pour le circuit extérieur...

Posté par
NicoNien
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 13-04-09 à 21:30

Bonsoir.

Ok, je crois que j'ai compris, en gros, ça donne le schéma de la première image jointe (à gauche avec Vs pour calculer Eth, et à droite avec Ru pour calculer le déphasage grâce à un pont diviseur de tension), est-ce bien ça ?

Autrement, plus loin dans l'exercice (images 2 et 3), avec un autre circuit, j'ai un petit problème.

Tout va bien jusqu'au moment où je dois calculer la tension efficace en question 10.
Je me rappelle de Ueff = Umax / V2, mais je ne sais pas comment on fait pour des cas avec des nombres complexes.

Je devrais trouver Uad = LI  et  Udb = RI / (1+R²C²²)
Soient Uad = 240V et Udb = 300V

Je ne vois pas d'où sort la racine ? Je pensais que la tension efficace était seulement la partir réelle, mais dans ce cas je trouve Udb = RI / (1+R²C²²)   (pas de racine carrée).

En vous remerciant.

Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème

Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème

Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème

Posté par
Marc35
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 13-04-09 à 23:15

"Ok, je crois que j'ai compris, en gros, ça donne le schéma de la première image jointe (à gauche avec Vs pour calculer Eth, et à droite avec Ru pour calculer le déphasage grâce à un pont diviseur de tension), est-ce bien ça ?"
==> C'est bien ça

Pour la question 10, c'est parce que Ueff = |Z| Ieff...
Il ne peut pas y avoir de "j" dans une tension efficace (c'est un module).

Posté par
NicoNien
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 13-04-09 à 23:56

Bonsoir.

Ahhhh, enfin j'ai compris le truc pour Eth (désolé pour la qualité des schémas de la première image, j'ai fait ça à la va-vite sur paint).

Pour la question 10, c'est donc faux de dire : [ U = Ueff ] <=> [ Im(U) = 0 ] ?
Car j'avais raisonné ainsi, après avoir multiplié par le conjugué, j'avais tout simplement zappé la partie imaginaire en disant qu'elle était égale à 0.
Résultat, je trouvais Udb = RI / (1 + R²C²²)  (pas de racine)
Et donc, en raisonnant de la sorte, j'aurais du trouver Uad = 0 ... mon mauvais raisonnement ne m'a même pas sauté aux yeux.

Je comprends donc mon erreur, il ne faut pas dire que la partie imaginaire est égale à 0 (comme c'était le cas pour trouver la résistance pure Req question 7), mais il faut faire le module pour n'avoir qu'une partie réelle (et donc prendre en compte la partie imaginaire dans les calculs, ce que je n'avais pas fait).

En tous cas, merci beaucoup de prendre du temps pour m'expliquer toutes ces choses, car ça me fait, en plus de réviser pour mes concours, comprendre le pourquoi du comment de l'électronique, matière que je détestais étant en prépa il y a 2 ans, mais que je commence à apprécier maintenant

Posté par
Marc35
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 14-04-09 à 10:12

"Pour la question 10, c'est donc faux de dire : [ U = Ueff ] <=> [ Im(U) = 0 ] ?"...
Ah oui, c'est totalement faux !
L'électronique, ce n'est pas si compliqué (enfin, à ce niveau au moins)... C'est comme beaucoup de choses. Il faut réussir à prendre la "tournure d'esprit" qu'il faut...

Posté par
Marc35
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 14-04-09 à 10:13

C'est plus de l'électricité que de l'électronique ...

Posté par
Marc35
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 14-04-09 à 10:14

C'est plus de l'électricité que de l'électronique ...

Posté par
NicoNien
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 14-04-09 à 17:54

Ah ouais, d'accord, bah déjà que je galère un peu avec l'électricité, alors je n'imagine même pas avec l'électronique (j'imagine déjà un montage avec une dizaine d'AOP, condensateurs, bobines, résistances de partout).

Posté par
Marc35
re : Inpédance Interne Générateur de Thévenin : problème 14-04-09 à 20:38

En électronique, on est assez rapidement arrêté par la complexité des calculs. Mais le tout est de savoir faire les bonnes approximations.
Autre "détail" :
Les tensions efficaces ne s'additionnent pas.
Pour additionner des tensions, il faut tenir compte de la phase...



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