Convertir et moduler l’énergie

Objectif

Appréhender les principes de fonctionnement, choisir et mettre en œuvre les modulateurs et convertisseurs d’énergie.

Les actionneurs électriques ou convertisseurs de l'énergie électrique

Les techniciens et ingénieurs sont responsables du choix, du dimensionnement et de la mise en œuvre des actionneurs électriques dans les process industriels. Le rôle de l’actionneur est de convertir l’énergie électrique en une autre forme d’énergie. Par exemple en :

• Énergie mécanique pour déplacer une charge,
• Énergie thermique pour chauffer un four.
• Énergie lumineuse pour éclairer un stade
• Etc…

Les modulateurs d’énergie

Dans les process industriels, on a souvent besoin de moduler l’énergie. Moduler l’énergie consiste à piloter l’actionneur à une portion de sa puissance max. Pour réaliser cette fonction, on utilise des convertisseurs électroniques. Ces convertisseurs sont classés suivant le type de modulation réalisé.

Les associations de sources

On doit relier entre elles uniquement des sources de nature contraire (source de tension et source de courant).

Sources de tension

tension de valeur constante ou fonction du temps, indépendante de la charge .(U=c^te quel que soit le courant demandé)

Sources de courant

courant de valeur constante ou fonction du temps, indépendant de la charge).(I=c^te quelle que soit la tension nécessaire)

Les générateurs "pratiques" se rapprochent de cette définition:

En électronique de puissance, un générateur est dit de tension s’il a une inductance interne assez faible pour :

• qu’il ne s’oppose pas aux rapides variations du courant i lors des commutations.
• que ces rapides variations ne produisent pas des pics ou des creux trop importants dans l’onde de tension u aux bornes.

Un condensateur en parallèle joue le rôle de source de tension puisqu’il s’oppose aux brusques variations de tension.

En électronique de puissance, un générateur est dit de courant lorsqu’il présente une inductance interne suffisamment grande pour que son courant i ne soit pas trop affecté par les rapides variations de tension à ses bornes qui se produisent lors des commutations. Une inductance en série joue le rôle de source de courant puisqu’elle s’oppose aux brusques variations de courant.

Les règles d’association découlent des propriétés suivantes : -un générateur de tension ne peut être court-circuité sous peine d’obtenir un courant ‘’infini’’. -un générateur de courant ne peut être introduit dans une branche en circuit ouvert sous peine d’obtenir une tension ‘’infinie’’.

Les seules associations possibles sont celles qui établissent des connexions transitoires ou permanentes entre un générateur de tension et un générateur de courant, c’est à dire deux sources de types différents.

L’association indirecte de deux sources de même type est cependant possible en passant par l’intermédiaire d’un ou de plusieurs composants assurant l’interfaçage entre les générateurs correspondants.

On effectue un changement de nature de la source:

• Pour transformer une source de tension continue en une source de courant continu , on met en série avec celle-ci une inductance L de valeur suffisante.
• Pour transformer une source de courant continu en une source de tension continue, on met en parallèle avec celle-ci un condensateur de capacité C suffisante.