Électronique de puissance : redresseurs, hacheurs, onduleurs, gradateurs
Les quatre familles de convertisseurs
Le redresseur convertit l'alternatif en continu (diodes ou thyristors) ; le hacheur convertit un continu en un autre continu (transistor, MLI) ; l'onduleur convertit le continu en alternatif ; le gradateur règle la valeur efficace d'un alternatif sans changer la fréquence. Sachez associer chaque famille à son symbole et à ses applications (variateur de vitesse, alimentation, chauffage).
Les grandeurs caractéristiques
Pour un redresseur simple alternance sur charge résistive, la valeur moyenne vaut Um/π ; en double alternance, 2Um/π. Pour un redresseur à thyristors, la valeur moyenne dépend de l'angle d'amorçage α : en double alternance, Uc = (2Um/π)cos α. Pour un hacheur série sur charge inductive, la tension moyenne vaut Uc = αU avec α = ton/T (rapport cyclique). Pour un onduleur en pont, la valeur efficace du fondamental dépend de l'indice de modulation.
Les pièges classiques
Confondre valeur moyenne et valeur efficace ; oublier que la charge inductive lisse le courant mais pas la tension ; ignorer les diodes de roue libre qui protègent le transistor du hacheur ; appliquer la formule du redresseur double alternance à un simple alternance ; oublier que le gradateur ne change pas la fréquence.
Exemple travaillé
Un hacheur série alimente une charge résistive de 10 Ω sous U = 200 V avec un rapport cyclique α = 0,4. Tension moyenne de charge : Uc = αU = 80 V. Courant moyen : Ic = 80/10 = 8 A. Puissance moyenne : P = UcIc = 640 W (ou αU²/R = 0,4 × 40 000/10 = 1 600 W ? Attention : ici la charge est résistive, donc P = αU²/R = 0,4 × 40 000/10 = 1 600 W ; la tension moyenne ne suffit pas car le courant est pulsé). Règle : pour une charge résistive, calculer la puissance à partir de la valeur efficace, pas de la valeur moyenne.