Etude d'un chargeur de batterie d'un ordinateur de plongée :
concours technicien laboratoire 2010.
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Le
chargeur de batterie est constitué d'un transformateur alimenté par le
réseau de distribution EDF et d'un pont redresseur à diodes. Il permet
de recharger la batterie de l'ordinateur de plongée. Son schéma est
donné sur la figure ci-dessous.
Etude du transformateur.
le transformateur est supposé parfait et présente sur la plaque
signalétique les indications suivantes : 240 V / 9 V ; 50 Hz ; 4,8 V.A.
A quelles grandeurs physiques correspondent ces différentes valeurs indiquées ? 240 V / 9 V : tension électrique ( valeur efficace );
50 Hz : fréquence ;
4,8 V.A : puissance apparente. Donner une estimation du rapport m de transformation. m = 9 / 240 = 0,0375 ~ 0,04. ( transformateur abaisseur )
Estimer les intensités efficaces nominales I1N et I2N des intensités respectivement au primaire et au secondaire.
I1N= 4,8 / 240 = 0,02 A ; I2N = 4,8 / 9 = 0,53 A.
Etude du pont redresseur.
Ce pont redresseur est un pont de Graëtz à 4 diodes supposées idéales.
On mesure en charge une tension secondaire efficace de 8,5 V. Proposer un appareil permettant de mesurer cette tension et le mode opératoire correspondant.
Monter un voltmètre électronique ( position AC ) en dérivation aux bornes de la charge.
Compléter la figure 1 en indiquant les valeurs numériques de la période T et de l'amplitude U2M de la tension u2(t) appliquées à l'entrée du pont redresseur. Compléter les graduations de l'axe des ordonnées.
fréquence f = 50 Hz , période T = 1/f = 1/50 = 0,02 s = 20 ms.
U2M = U2*1,414 = 8,5 *1,414 = 12 V ; graduation de l'axe vertical : 3 V par division. On suppose que le pont redresseur débite sur une charge purement résistive de résistance R.. Représenter l'allure en fonction du temps de la tension upont(t)
à la sortie du pont redresseur et indiquer les intervalles de temps de
conduction des diodes en les hachurant dans le tableau situé sous le
diagramme.
D1 et D4 conduisent pendant la première alternance ( [ 0 ; 10 ms]. D2 et D3 conduisent pendant la seconde alternance ( [ 10 ; 20 ms].
On
suppose maintenant que le pont redresseur, alimenté sous la tension
secondaire u2(t) de valeur efficace 8,5 V, débite un courant
d'intensité i(t) dans l'ensemble constitué par la batterie à charger de
fem E = 9 V en série avec une résistance R = 10 ohms ( la résistance
interne de la batterie est négligeable devant la résistance placée en
série ). Quel est le rôle de R dans ce montage ?
La résistance R placée en série avec la batterie à charger limite l'intensité du courant de charge. Exprimer u2(t) en fonction de E, R et i(t). En déduire la valeur maximale Imax de i(t).
Additivité des tensions : u2(t) = R i(t) + E.
i(t) = (u2(t) - E ) / R ; I2max = (U2max -E)/R =(12-9)/10 = 0,30 A. Représenter les allures en fonction du temps de la tension upont(t) à la sortie du pont redresseur et de l'intensité i(t) du courant dans la charge.
La batterie fonctionne en récepteur si u2(t) > E ; D1 et D4 conduisent puis D2 et D3 conduisent, puis D1 et D4 conduisent ....
La batterie fonctionne ne générateur si u2(t) < E : les diodes sont non passantes.
