UNIVERSITE D'ANTANANARIVO

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO 

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE 

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FILIERE : GENIE INDUSTRIEL 

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DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE 

DEPARTEMENT GENIE MECANIQUE et PRODUCTIQUE 

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Mémoire de fin d’études pour l’obtention du diplôme d’ingénieur en Génie Industriel : 

ALIMENTATION D’UN MOTEUR A 

COURANT CONTINU PAR UN 

REDRESSEUR TRIPHASE EN PONT A 

THYRISTORS 

Présenté et soutenu par : 

- Mademoiselle RAKOTOZANANY Hasina Nirina Josepha 

Encadreurs : 

- Monsieur ANDRIATSIHOARANA Harlin 

Docteur Ingénieur 

- Madame RAZAFISON Fanjanirina 

Date de soutenance : 21 Février 2004 


Promotion 2003

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO 

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE 

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FILIERE : GENIE INDUSTRIEL 

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DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE 

DEPARTEMENT GENIE MECANIQUE et PRODUCTIQUE 

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Mémoire de fin d’études pour l’obtention du diplôme d’ingénieur en Génie Industriel : 

ALIMENTATION D’UN MOTEUR A COURANT 

CONTINU PAR UN REDRESSEUR TRIPHASE EN 

PONT A THYRISTORS 

Présenté et soutenu par : 

- Mademoiselle RAKOTOZANANY Hasina Nirina Josepha 

Président du jury : 

Encadreurs : 

Examinateurs : 

- Monsieur ANDRIANAHARISON Yvon 

- Monsieur ANDRIATSIHOARANA Harlin 


- Madame RAZAFISON Fanjanirina 


- Monsieur RAVALOMANANA Olivier 

- Monsieur RAJAONARIVELO Jean André

REMERCIEMENTS 

Que ceux qui m’ont aidé dans la réalisation de ce mémoire trouvent ici mes 

reconnaissances et mes remerciements les plus sincères, en particuliers : 

- Monsieur RANDRIANOELINA Benjamin, Directeur de l’ESPA qui m’ a 

autorisé d’effectuer ce mémoire . 

- Monsieur ANDRIANAHARISON Yvon, Chef de Département du Génie 

Electrique et Président de ce mémoire, qui a fait de son mieux pour nous donner les 

formations les plus complètes possibles. 

- Monsieur Rabeatoandro JOELIHARITAHAKA , Chef de Département du Génie 

Mécanique et Productique qui a fortement participé à notre formation d’ ingénieur 

-Mes rapporteurs : 

- Monsieur ANDRIATSIHOARANA Harlin, enseignant à l’ESPA ,sans qui la 

réalisation de ce mémoire serait impossible et qui n’a jamais manqué de temps pour me 

soutenir tout au long de la période de préparation de ce mémoire, et ce malgré ses 

multiples obligations . 

- Madame RAZAFISON Fanjanirina, par ses aides précieuses tout au long de 

l’accomplissement de ce travail 

-Les membres du jury : Monsieur RAJAONARIVELO Jean André 

Monsieur RAVALOMANANA Olivier 

d’avoir bien voulu examiner ce mémoire, malgré la pluralité de leurs occupations 

professionnelles 

- Les enseignants et personnels de l’ESPA, qui ont ménagé tous leurs efforts 

durant toutes ces périodes de formation . 

-Toute la famille, les amis et à tous ceux qui ont contribué, de près ou de loin à 

l’accomplissement de ce mémoire 

- A vous tous veuillez recevoir le témoignage de ma gratitude .

ABSTRACT: 

This book as so many others, illustrate the combination of electronics and 

electricity. It exists, currently several methods to make continuous current vary the 

speed of a motor, and what one adopted here is one of it. 

One can have a straightened tension varied comfortably while using an 

electronic order circuit. Indeed the variation of the speed through the intermediary 

of the variation of tension of induced seems more advantageous that that is 

technically or economically. It doesn't exclude the variation of the speed all the 

same by flux or the one potentiometer. In our case, the motor to current 

continuous permanent magnets don't allow us to make vary the flux. 

The theoretical studies elaborated in the first left of this memory concerning 

the relative equations to the motor to continuous current. The last part rather puts 

in evidence the convenient results.

TABLES DES MATIERES 

NOTATIONS ET SYMBOLES 

INTRODUCTION....................................................................................................1 

PREMIERE PARTIE : ETUDES THEORIQUES 

I- Electronique de puissance...............................................................................2 

I.1 Généralités.........................................................................................................2 

I.2 Fonctions de l’électronique de puissance .........................................................3 

II- Moteur à courant continu à aimants permanents.........................................4 

II.1- Description.......................................................................................................4 

II.2- Constitution et principe de fonctionnement ..................................................4 

II.2.1- Les bobinages d’induit .................................................................................5 

II.2.2- Bobinage imbriqué........................................................................................6 

II.2.3 – Bobinage ondulé.........................................................................................6 

II.3- Symbole...........................................................................................................7 

II.4- Schéma de principe.........................................................................................7 

II.4.1- Partie électrique............................................................................................8 

II.4.2- Partie magnétique.........................................................................................8 

II.4.3 – Partie mécanique .......................................................................................8 

II.5- Equations caractéristiques ............................................................................8 

II.5.1- Circuit d’induit ..............................................................................................8 

II.5.2- Circuit magnétique........................................................................................8 

II.5.3- Partie mécanique .........................................................................................8 

II.6- Bilan de puissance ..........................................................................................9 

II.7- Caracteristiques ..............................................................................................10 

II.7.1-Vitesse en fonction de la tension du moteur................................................. 10 

II.7.2- Couple moteur en fonction du courant d’induit ............................................11 

II.7.3- Mode de fonctionnement .............................................................................11 

III- Redresseur.......................................................................................................12

III.1- But du redressement .....................................................................................12 

III.2- Montage en pont triphasé...............................................................................13 

III.2.1-Déduction du montage en pont triphasé ..................................................... 13 

III.2.2- Schéma de montage .................................................................................18 

III.2.3-Fonctionnement ...........................................................................................19 

III.3- Les grandeurs caracteristiques .....................................................................22 

III.3.1- Tensions .....................................................................................................22 

III.3.2- Courants......................................................................................................26 

III.3.3- Puissance apparente ..................................................................................27 

III.3.4- Puissance moyenne ..................................................................................27 

III.3.5- Facteur de puissance k ..............................................................................27 

III.3.6- Grandeurs caracteristiques en charge .......................................................27 

IV- Variation de vitesse d’un moteur à courant continu...................................33 

IV.1-Variation de la vitesse par la tension d’induit .................................................33 

IV.1.1- Principe ......................................................................................................33 

IV.1.2- Caracteristiques .........................................................................................34 

IV.2- Variation de la vitesse par le flux d’induction.................................................34 

IV.2 1– Principe ......................................................................................................34 

IV.2.2- Caracteristiques..........................................................................................35 

IV.3- .Combinaison des deux méthodes ................................................................35 

IV.4- Cas d’un moteur à aimants permanents.......................................................36 

V- Variateurs électroniques de vitesse...............................................................37 

VI- Etude de l’ensemble........................................................................................38 

VI-1- Equipement à vitesse variable pour moteur à courant continu..................... 38 

VI.1.1- Schéma fonctionnel ....................................................................................38 

VI.1.2- Shéma bloc de l’ensemble.........................................................................38 

VI.1.3- Principe de fonctionnement.........................................................................40 

VI.1.4- Circuit de commande .................................................................................41 

VI.2- Expression de la vitesse ...............................................................................43

DEUXIEME PARTIE : ETUDES PRATIQUES 

VII- But....................................................................................................................45 

VII.1- Thème de manipulation ................................................................................45 

VII.2- Schéma de montage.....................................................................................45 

VII.3- Conception d’un boîtier didactique................................................................46 

VII.4-Liste des composants ...................................................................................46 

VII.5- Courbes ........................................................................................................48 

VII.6- Interprétations des courbes ..........................................................................49 

Impacts environnementaux 51 

CONCLUSION........................................................................................................53 

LISTE DES FIGURES 

BIBLIOGRAPHIE

NOTATIONS ET SYMBOLES 

AP 

Cm 

E 

F 

I 

I d 

Notations en majuscules Romaines : 

: Aimants permanents 

: Constante de la machine 

: f.e.m ( force électromotrice) 

: Force 

: Courant alternatif 

:Courant redressé 

I’ d :Courant moyen redressé 

I deff 

I 0 

I n 

Ia 

J 

L 

La 

M n 

Me 

Mr 

P 

Pa 

P a 

Pc 

Pe 

Pj 

Pu 

Q 

R 

Ra 

T 

:Courant efficace redressé 

: Courant à vide 

: Courant nominal 

: Courant d’induit 

: Moment d’inertie des masses tournantes du moteur et de la machine 

entraînée 

: Réactance de la charge 

: Réactance de l’induit 

: Couple nominal 

: Couple électromagnétique 

: Couple résistant 

: Puissance moyenne 

: Puissance absorbée 

: Puissance apparente 

: Pertes constantes 

: Pertes électriques 

: Pertes Joules 

: Puissance utile 

: Rapport entre L et R 

: Résistance de la charge 

: Résistance de l’induit 

: Période

T I :Thyristors i =1,2,3... 

U d 

:Tension redressée 

U’ d :Tension moyenne redressée 

U deff 

:Tension efficace redressée 

U do :Tension moyenne redressée pour α=0 

U dmax 

U cm 

:Tension maximale redressée 

:Tension continue de commande 

Uri :Tensions de références i =1, 2,3 

U : Tension efficace de la tension d’alimentation 

U n 

Z 

f 

k 

i 

m 

n 0 

n 

n n 

p 

:Tension nominale 

: Impédance 

Notations minuscules Romaines : 

: Fréquence 

: Facteur de puissance 

: Courants de phase 

: Ordre de l’ondulation 

: Vitesse à vide 

: Vitesse de rotation en tours par minute [tr/60s] 

: Vitesse nominale 

: Indice de pulsation 

u dmax :Tension maximale de la tension redressée ( Valeur instantanée) 

u’ d :Tension moyenne ( Valeur instantanée) 

u’ deff :Tension efficace redressée ( Valeur instantanée) 

α 

η 

θ 

φ 

Φ 

Notations en minuscules Grecques : 

: Angle de retard de déblocage 

: Rendement 

: Position angulaire 

: Déphasage 

: Flux utile traversant l’enroulement d’induit

Ψ e : Flux total 

ω : Pulsation 

Ω : Vitesse angulaire en radian par second [ rd/s] 

• Autres : 

Fig : Figure 

Max : Maximum 

Min : Minimum

LISTE DES FIGURES 

Fig 1.1: Fonctions de l’électronique de puissance 

Fig 2.1 : Principe de fonctionnement d’un moteur à courant continu à 

aimants permanents 

Fig 2.2 : Sens du flux dans l’induit 

Fig 2.3 : Bobinages d’induit 

Fig 2.4 : Bobinage imbriqué 

Fig 2.5 : Bobinage ondulé 

Fig 2.6 : Symbole d’un moteur à courant continu à aimants 

permanents 

Fig 2.7 : Schéma équivalent d’un moteur à courant continu à aimants 

permanents 

Fig 2.8 : Bilan de puissance 

Fig 2.9 : Caractéristiques vitesse en fonction de la tension d’induit 

Fig 2.10 : Caractéristique du couple moteur en fonction du courant 

d’induit 

Fig 2.11 : Caractéristique du couple en fonction de la vitesse 

Fig 3.2.a : Montage en série de deux montages en étoiles triphasés 

Fig 3.2.b : Allure de u d pour α=0° 

Fig 3.3.a : Montage étoile triphasé mis en série avec un 

deuxième dont la direction de la conduction des 

thyristors est inversée 


Fig 3.4.a : Simplification de la figure 3.3 


Fig 3.5 : Montage en pont triphasé 

Fig 3.6 : Allure de la tension continue, des courants de ligne i 1 , i 2 , i 3 

et durée de conduction des thyristors pour un montage en 

pont triphasé 

Fig 3.7 : Rapport I n / I n1 en % pour n=5 

Fig 3.8 : Schéma de montage pour des charges R+L 

Fig 3.9 : Allures de tension et courant pour des charges R+L

Fig 3.10 : 

Fig 3.11 : 

Fig 3.12 : 

Fig 4.1 : 

Fig 4.2 : 

Fig 4.3 : 

Fig 4.4 : 

Fig 4.5 : 

Fig 4.6 : 

Fig 6.1 : 

Fig 6.2 : 

Fig 6.3 : 

Fig 6.4 : 

Fig 6.5 : 

Fig 7.1 :. 

Fig 7.2 : 

Fig 7.3 : 

Schéma de montage pour des charges R+L+E 

Allures de tension et courant pour des charges R+L+E 

Allures de tension et courant à la limite 

Variation de la vitesse par la tension d’induit 

Caractéristiques de la vitesse à l’aide d’une variation par la 

tension d’induit 

Variation de la vitesse par le flux d’induction 

Caractéristiques de la vitesse à l’aide d’une variation par le 

flux d’induction 

Variation de la vitesse par le flux d’induction et la tension 

d’induit 

Variation de vitesse d’un moteur à courant continu à aimants 

permanents 

Schéma fonctionnel d’un équipement de variateur de vitesse 

Schéma bloc de l’ensemble 

Schéma de principe de l’ensemble 

Représentation schématique complet d’un dispositif de 

commande de gâchettes pour un redresseur triphasé en pont 

Positions de α pour deux valeurs de Ucm 

Schéma de montage d’un redresseur triphasé en pont à 

thyristors avec une charge RL ou RLE 

Allure de la tension pour Ucm=4V 

Allure de la tension pour Ucm=0,6V

INTRODUCTION 

Les machines électriques, plus particulièrement, les moteurs à courant 

continu prennent de plus en plus de place dans les domaines courants des 

applications industrielles. Parmi ces différentes fonctions, ce mémoire qui a 

comme titre : « 

CONTINU PAR 

ALIMENTATION D’UN MOTEUR A COURANT 

UN REDRESSEUR TRIPHASE EN PONT A 

THYRISTORS » va mettre en évidence la variation de la vitesse du moteur et 

ceci, par le biais de la variation de la tension continue à son entrée obtenue en 

variant la tension de sortie d’un redresseur triphasé en pont à six thyristors. 

Nous utiliserons les résultats d’un autre thème à savoir le « Circuit de 

commande d’un redresseur triphasé en pont à thyristors » qui lui serait un 

grand complément pour sa réalisation. 

En effet, notre travail se divise en deux parties bien distinctes : 

- En premier lieu, nous examinerons toutes les caractéristiques qui nous 

permettront d’élaborer les méthodes de variation de vitesse, en passant par un 

rappel de l ‘électronique de puissance. Seront donc successivement étudiés le 

redresseur qui va délivrer la tension d’alimentation et toutes les équations 

caractéristiques du moteur à courant continu à aimants permanents qui a été 

spécialement choisi . 

- La seconde partie, portera sur la réalisation pratique où nous verrons les 

résultats offerts par cette étude. Pour plus de clarté, le présent travail peut être 

présenté par le schéma bloc suivant : 

Redresseur triphasé 

en pont à thyristor s 

Tension continue 

variable 

Moteur à courant continu 

à aimants permanents 

Vitesse variable 

Circuit de 

commande de 

gâchettes 

Nous clôturerons l’étude par une brève conclusion. 

Alimentation d’un moteur à courant continu 1 par un redresseur triphasé en pont à 

thyristors

I. ELECTRONIQUE DE PUISSANCE : 

I.1- Généralités: 

L'expansion de l'électronique de puissance a supprimé la distinction 

traditionnelle entre électrotechnique ( courants forts ) et électronique (courants 

faibles). Les montages fondamentaux - redresseurs, hacheurs, onduleurs – 

permettent d 'agir sur les paramètres d'exploitation des machines, en utilisant des 

semi-conducteurs de puissance qui ont un rôle d'interrupteur électronique. 

Dans certaines applications industrielles, on a besoin de transformer de 

l'énergie électrique, au moins pour l' une de ses caractéristiques ( dépendance ou 

non en fonction du temps, valeur de la fréquence, niveau de tension, …). 

Historiquement, ces modifications étaient réalisées par une association de 

machines tournantes , ou bien par des machines spéciales , telle la commutatrice. 

L’électronique de puissance apporte des solutions meilleures, en ce qui 

concerne l’encombrement ( à puissance utile égale ), la fiabilité, l’entretien, et 

surtout le rendement. En effet, un convertisseur idéal possède un rendement unité 

car il comporte : 

- des composants réactifs : inductances et condensateurs ; 

-des composants semi-conducteurs : transistors et thyristors qui ont un rôle 

d’interrupteur électronique ; ils consomment une puissance négligeable à l'état 

bloqué et passant car les grandeurs intensité et tension, respectivement, sont 

voisines de zéro. 

Un autre avantage de l'électronique de puissance est la possibilité de faire fonctionner des systèmes de régulation en boucle ouverte, 

ou en boucle fermée 

( asservissements ) avec une faible dépense d'énergie. 

En effet, l’action sur les interrupteurs commandés se fait par des ensembles 

électroniques de faible niveau de puissance, apportant ainsi des solutions 

élégantes et une grande souplesse d'emploi à des montages complexes. L’aspect 

le plus spectaculaire est le rapport de la puissance commandée 

( de plusieurs 

centaines de kilowatts ) à la puissance mise en jeu sur la borne de commande 

des composants ( de l'ordre de 3 watts ) influant sur les réglages. 


thyristors

I.2- Fonctions de l’électronique de puissance : 

Les fonctions de l'électronique de puissance peuvent être résumées par le 

schéma suivant : 

Redresseur commandé 

Onduleur assisté 

Redressement à diodes 

Onduleur autonome 

Grandeurs alternatives f1, V1 

Cyclo-convertisseur 

Gradateur 

Grandeurs alternativesf2, V2 

Hacheur dévolteur 

Grandeurs continues I1, U1 

Grandeurs continues I2, U2 

Hacheur survolteur 

Fig 1-1: Fonctions de l’électronique de puissance 


thyristors


thyristors

II . Moteur a 

courant continu à 

aimants 

permanents : 

II.1 – Description : 

Un moteur à courant continu à aimants permanents est un moteur excité 

par des aimants permanents. Il peut être considéré comme un moteur synchrone 

particulier, avec un inducteur statorique et un bobinage rotorique polyphasé, 

créant un champ fixe dans l'espace. 

Ce bobinage est commuté mécaniquement par le collecteur, en liaison avec la position du rotor. Deux lames de polarités opposées 

sont alimentées de façon permanente en continue durant la rotation. 


thyristors

II.2- Constitution et 

principe de 

fonctionnement : 

Fig 2.1- : Principe de fonctionnement d’un moteur à courant continu à aimants 

permanents 

Un moteur à courant continu comporte deux parties: 

-Le stator : partie fixe, constitué par un aimant ou un électroaimant appelé 

également inducteur qui crée un champ magnétique dirigé vers l'axe du rotor. 

-Le rotor : partie mobile, appelé également induit, constitué par un cylindre 

d'acier doux à la périphérie duquel sont disposés des conducteurs reliés aux 

lames du collecteur sur lesquelles frottent deux charbons, ou balais, qui assurent 

la liaison avec les bornes du moteur. 


thyristors

Lorsque les conducteurs sont parcourus par un courant, ils sont soumis à 

des forces F 1 et F 2 qui tendent à faire tourner le rotor. Le collecteur permet 

d'inverser le sens du courant dans les conducteurs lorsque ceux-ci passent le plan 

vertical, ainsi le sens du couple des forces F 1 et F 2 , et donc le sens de rotation du 

moteur est conservé. 

. 

Fig 2.2- : Sens du flux dans l’induit 

II.2.1- Les bobinages d'induit 

Le collecteur est constitué de bagues conductrices où frottent deux balais 

appelés charbon. L'induit est bobiné de deux façons imbriqué ou ondulé. Quelque 

soit le type de bobinage l'induit se comporte comme une seule et même bobine 

lorsqu'il est alimenté par les balais. 

Il est souhaitable d'avoir un grand nombre de lames, cela permet: d’avoir : 

- un couple plus régulier 

- un effet inductif entre deux lames plus faible donc des étincelles plus 

faibles. 

Chaque spire représente un double faisceau de bobinage remplissant deux 

encoches de l'induit 

1 faisceau 


thyristors

1 Section 

2 faisceaux 

x spires 

Fig 23- : Bobinages d'induit 

II.2.2- Bobinage imbriqué : 

Fig 2.4 : Bobinage imbriqué 

II.2.3- Bobinage 

ondulé 


thyristors

Fig 2.5 : Bobinage ondulé 

II .3- SYMBOLES 

*Symbole général : 

Fig 2.6 : Symbole d’un moteur à courant continu à aimants permanents 

II .4 . Schéma de principe : 

Ia 

Ra 

La 

J 

Mr 

Alimentation Ud d’un moteur à courant Ψe continu 9 par un redresseur triphasé en pont à 

thyristors 

E 

Me Ώ

Fig 2.7 : Schéma équivalent d’un moteur à courant continu à aimants permanents. 

Ce schéma montre la représentation du système à modéliser, comportant 

les grandeurs physiques et éléments nécessaires. Les flèches indiquent le sens 

positif des différentes grandeurs. 

On peut distinguer trois parties fonctionnelles : 

II.4.1- La partie électrique 

Donnée par le circuit d’induit avec la tension d’alimentation U d, la f.e.m du 

moteur E et le courant d’induit I a 

II.4.2- La partie magnétique 

Formée par le flux total Ψe 

II.4.3-La partie mécanique 

Comprend le couple électromagnétique M e 

Le couple résistant M r de la machine entraînée, la vitesse angulaire Ώ et 

la position angulaire θ 

II.5- Equations caractéristiques : 

II.5.1- Circuit d’induit : 

- u d + R a i a + L a ( di a / dt ) + E = 0 ( 2.1 ) [3] 

La f.e.m 

E du moteur à courant continu à aimant permanent est 

proportionnelle à la vitesse de rotation. En particulier si la vitesse est nulle, la f.e.m 

est nulle aussi 


thyristors

avec E = C m Φ Ω = K e Ω ( 2.2 ) [3] 

Où C m : est une constante de la machine 

Φ : le flux utile traversant l’enroulement d’induit 

II.5.2- Circuit magnétique : 

Il est caractérisé par Ψe = constante 

II.5.3- Partie mécanique : 

L’équation du mouvement du rotor est : 

J ( d Ω / dt ) = M e - M r (2.3 ) [3] 

Où J: moment d’inertie des masses tournantes du moteur et de la machine 

entraînée 

Le couple électromagnétique est donné par 

M e = C m Φ I a = K e I a ( 2.4 ) [3] 

Pour faciliter l’étude, on suppose le couple résistant Mr indépendant de la vitesse 

de la machine entraînée 

Pour la position angulaire on a : 

d θ / dt = Ω 

II.6- Bilan de puissance : 

Fig 2.8-: Bilan de puissance 

Expressions des puissances lorsque la tension aux bornes du moteur, et 

l’intensité qui le traverse sont variables au cours du temps : 

-puissance absorbée : Pa = u’ d * i’ d 


thyristors

-Pertes Joules : Pj = R * i’ d ² 

-Puissance électrique : puissance transmise à la partie tournante 

Pe = E * i’ d 

-Puissance utile Pu : c’est la puissance mécanique fournie par le 

moteur pour entraîner la charge . Elle est donc nulle en 

fonctionnement à vide 

-Pertes constantes Pc : Ces pertes sont constantes à une vitesse 

donnée et peuvent se déterminer à vide 

- Rendement : η = Pu / Pa 


thyristors

II.7- Caracteristiques : 

II.7.1- Vitesse en fonction de la tension moteur : 

Fig 2.9- Caractéristique de la vitesse en fonction de la tension moteur 

La courbe ci-dessus montre que la vitesse croît avec la tension du moteur , 

elle est donc linéaire . On peut donc diminuer ou augmenter la vitesse en 

agissant sur la tension d’alimentation du moteur . Les relations entre ces deux 

grandeurs seront développées dans la paragraphe ci-après. 


thyristors

II.7.2- Couple moteur en fonction du courant d’induit 

Fig 2.10- caractéristique du couple moteur en fonction du courant d’induit 

II.8- Mode de fonctionnement 

Couple constant : I constant, E variable 

Puissance constante : I constant, E fixe, inducteur ( flux ) variable 

Fig 

Fig2.11: Caractéristiques du couple en fonction de la vitesse. 


thyristors

III. Redresseur : 

Le redressement est l' une des fonctions de l ' électronique de puissance qui 

correspond à la conversion alternatif – continu. Un montage redresseur comporte : 

- Une source monophasée ou polyphasée, 

- Des composants redresseurs : diodes ou thyristors 

- Un circuit d’utilisation complété le plus souvent par un dispositif de filtrage. 

III.1- But du redressement : 

On souhaite obtenir dans une charge une tension ou un courant 

pratiquement constant, et ceci à partir d’un réseau alternatif. Il faut donc dans un 

premier temps, créer dans cette charge un courant unidirectionnel; ceci est 

possible grâce à l’emploi de composants redresseurs. 

Le choix de la tension du côté "continu" nécessite un transformateur dans 

la plupart des cas; outre ses fonctions d’isolement et d'adaptation de la tension, il 

a l' avantage d' appeler sur le réseau des courants alternatifs, alors qu' ils ne le 

sont pas, en général, au secondaire. A la sortie du montage redresseur, la 

tension présente une ondulation. Si les tensions d' entrées sont polyphasées 

équilibrées d'ordre q, l' ondulation sera une fonction périodique dont la période 

vaut 2π / m radians ( m est appelé l' ordre de l' ondulation ). Selon les montages, 

m et q peuvent être égaux ou différents. 

L’atténuation des ondulations de tension nécessite des condensateurs 

parallèles avec 

la charge; celle des ondulations de courant demande une 

inductance en série. Cette opération constitue 

complément du redressement. 

le filtrage et est donc le 

Deux cas particuliers importants permettent de connaître facilement l’allure 

des grandeurs redressées : 

-Charge résistive pure : v(t) et i(t) ont même allure. 

-Charge inductive pure : i(t) est pratiquement constant; la conduction d’un 

composant est ininterrompue dans l’intervalle T / q qui lui revient. 

On distingue : 

-La commutation naturelle où l’ordre de succession des composants conducteurs est fixé par les sources, ou par la charge. 

-La commutation forcée où les composants et des circuits complexes provoquent le blocage d'un redresseur et la conduction d’un 

autre à la suite d’un régime transitoire. 


thyristors

III.2- Montage en pont triphasé : 

III.2.1- Déduction du montage en pont triphasé : 

Le montage le plus utilisé aujourd'hui est le montage en pont triphasé. Nous 

allons déduire ce montage de la mise en série de deux convertisseurs de courant 

en montage étoile triphasé. 

En connectant en série deux convertisseurs de courant en montage étoile 

triphasé identique où u d1 = u d2 ( Fig 3.2.a ), la tension continue u d est doublée et 

l'indice de pulsation reste égal à 3 ( Fig 3-2.a ). Ce montage possède donc deux 

groupes de commutation en série. 


thyristors

u 1 u 2 u 3 

u d1 

u d 

u d2 

Fig 3-2.a: Montage en série de deux montages étoiles triphasés 

u d 

u d 

ωt 

u 1 u 2 u 3 

u d1 = u d2 


thyristors

Fig 3.2.b : Allure de U d pour α=0° 

Il est possible d'inverser les thyristors du deuxième groupe de commutation 

( Fig 3-3.a ). Dans ce cas, le thyristor qui conduit est connecté à la tension la plus 

négative, pour autant que ce thyristor ait été allumé. La tension continue u d2 

devient négative, ce qui implique de changer les connections entre les deux 

groupes de commutation. La valeur moyenne de la tension continue u d 

est de 

nouveau doublée par rapport à celle d'un montage étoile triphasé. L’indice de 

pulsation p est maintenant égal à six parce que les secteurs des tensions 

sinusoïdales qui composent u d2 sont déphasés de 180 degrés par rapport à ceux 

qui composent u d1 . 

u 1 u 2 u 3 

u d1 


thyristors 

u d2 

u d

Fig 3-3.a: Montage étoile triphasé mis en série avec un deuxième dont la direction de la 

conduction des thyristors est inversée. 

. 

u d 

u d 

u 1 u 2 u 3 

u d1 ωt 

u d 

u d2 

Fig 3.3.b- : Allure de u d pour α=0° 

Les tensions alternatives des deux groupes de commutations ont le même 

point neutre. Il est donc possible de supprimer la deuxième série d'enroulements 

secondaires et de connecter les thyristors du deuxième groupe de commutation 


thyristors

directement aux enroulements secondaires du dernier groupe de commutation 

(Fig 3-4.a). L' allure de la tension continue u d est identique à celle du cas 

représenté à la figure 3-3.b 

u 1 u 2 u 3 

u d1 

u d2 

u d 


thyristors

Fig 3-4.a : Simplification du montage de la figure 3-3.a 

u d 

u d 

u d1 ωt 

u d 

u d2 

u 1 u 2 u 3 

Fig 3.4.b : Allure de u d pour 

α=0° 

III.2.2- Schéma de montage : 


thyristors

Généralement, le schéma d'un montage en pont triphasé est représenté de 

la manière illustrée à la figure ( 3-5 ). Le transformateur n'est pas indiqué, parce 

qu'on peut connecter le montage en pont directement au réseau triphasé. On doit 

prévoir un transformateur, seulement dans le cas d'une séparation galvanique ou 

pour transformer la tension du réseau en une autre tension, selon la tension 

continue désirée. Parfois, il s'avère indispensable de prévoir des bobines 

d’induction, appelées selfs de commutation dans les trois phases d'alimentations, 

afin de réduire les répercutions de la commutation sur le réseau d’alimentation. 

Le montage en pont triphasé comprend trois branches, possédant chacune 

deux thyristors en série. Entre ces deux thyristors, on connecte une phase 

d’alimentation. Les cathodes des thyristors inférieurs T 1 , T 2 et T 3 sont reliées 

ensemble , en formant la borne positive de la tension continue . La borne négative 

correspond à la connexion des anodes des thyristors supérieurs T’1, T' 2 et T’3. 

Les tensions u 1 , u 2 et u 3 sont les tensions simples du réseau 

d’alimentation triphasée, mesurées par rapport au point neutre N de ce réseau 

alternatif . 

A 

-- 

T’1 T’2 T’3 

i 3 

i 2 

i 1 

T1 T2 T3 

u B 

I d 

3 u 2 

u 1 + 


thyristors 

u d2 

u d1 

N 

N

Fig 3-5 : Montage en pont triphasé. 

III.2.3- Fonctionnement : 

La figure ( 3-6 ) indique l’allure de la tension continue u d 

et la durée de 

conduction du courant pour chaque thyristor, ainsi que l’allure des courants i 1 , i 2 , 

i 3 

dans les trois phases d'alimentation. 

On obtient la tension u d 

en composant deux tensions partielles u d1 et u d2 

correspondant aux tensions de chaque groupe de commutation ( voir figure 3-5 ) 

où u d1 

est mesurée entre la borne positive et le point neutre N du réseau 

d'alimentation et u d2 entre la borne négative et le même point neutre. On a donc : 

u d = u d1 - u d2 ( 3-1 ) [ 1 ] 

La tension partielle u d1 

se compose de secteurs sinusoïdaux des tensions 

simples u 1 , u 2 et u 3 en correspondance avec la conduction des thyristors T 1 , 

T 2 et T 3 

( voir figure 3-6). La tension continue u d1 a la même allure que celle 

d'un convertisseur de courant en montage étoile triphasé . Le thyristor conduisant 

est toujours connecté à la tension d 'alimentation la plus positive à condition qu'il 

ait reçu une impulsion d' allumage . L'instant d'allumage est fixé par l'angle de 

retard d'allumage α, qui est de nouveau mesuré à partir de l'intersection de deux 

tensions simples positives . 

La tension partielle u d2 du deuxième groupe de commutation est composée 

de secteurs sinusoïdaux des tensions simples u 1 , u 2 et u 3 en correspondance 


thyristors

avec la conduction des thyristors T' 1 , T' 2 et T’3. Dans ce cas, le thyristor 

conduisant est connecté à la tension d’alimentation la plus négative à condition 

qu'il ait reçu une impulsion d’allumage. L’instant d’allumage est fixé de nouveau 

par l'angle de retard d'allumage α qui est maintenant mesuré à partir de 

l’intersection de deux tensions simples négatives. 

La tension continue totale u d est donnée par la différence entre u d1 et u d2 

(voir équation 3.1). L’allure de u d est aussi représentée à la figure ( 3.6 ). Elle est 

composée de secteurs de tensions d’un système hexaphasé. On peut aussi 

construire la tension u d à partir de ce système de tension qui se base sur les 

tensions composées des tensions d’alimentation. 

La valeur de crête de la tension continue u d est égale à 2 U, où U est la 

valeur efficace de la tension composée alimentant le montage en pont triphasé. 

Le courant I d circule dans le premier groupe de commutation 

alternativement par les thyristors T 1 , T 2 et T 3 

et dans le deuxième groupe de 

commutation par les thyristors T' 1 , T' 2 et T’3. La durée de conduction correspond 

à ωt = 120° = 2π/ 3. Comme il découle de la figure ( 3.6 ), la séquence 

d’allumage des thyristors dans le pont complet est T 1 , T’ 3 , T 2 , T’ 1 , T 3 ,T' 2 ,T 1 , et 

ainsi de suite. On ne doit jamais enclencher en même temps deux thyristors qui se 

trouvent en série dans la même branche ( par exemple T 1 et T' 1 ) ceci 

correspondrait à un court-circuit du convertisseur de courant au côté continu. 

Lors du premier enclenchement du pont triphasé, il est indispensable 

d’appliquer une impulsion d’allumage sur la gâchette d’un des thyristors de ces 

deux groupes de commutation et plus précisément selon leur séquence de 

conduction du courant. 


thyristors

En allumant par exemple pour la première fois le thyristor T 1, il faut aussi 

allumer le thyristor T’2.Sans cette impulsion supplémentaire sur T' 2 aucun courant 

ne peut circuler. 

La figure ( 3.6 ) représente, finalement, les courants i 1 , i 2 , i 3 dans les lignes 

d’alimentation. u d 

[V ] Ces courants se composent des courants circulant dans les deux 

α 

thyristors d’une branche, par exemple dans T 1 et T’1. En tenant compte du sens 

de √2U conduction des thyristors, on constate que les courants de ligne sont 

u d 

alternatifs, mais de formes rectangulaires. L' amplitude de l' onde ωt rectangulaire 

[ rd ] 

est égale à la valeur du courant I d 

α 

π/3 

(Fig.3.6). 

u d1,2 

[ V ] u 1 

u 2 

u 3 

u 1 

u 2 

√ 

ωt [ rd ] 

thyristors i 3 

2π u d2 

u d1 

T 1 

T 2 

T 3 

T’ 1 

T’ 2 

T’ 3 

Fig 1.6 : Allure de u d 

, 

des courants de ligne et 

durée de conduction des 

thyristors pour un montage 

en pont triphasé. 

i 1 

I d 

ωt [ rd ] 

i 2 

ωt [ rd ] 


ωt [ rd ]

Fig 3.6 : Allure de la tension continue u d , des courants de ligne i 1 ,i 2 ,i 3 et durée de 

conduction de thyristors pour un montage en pont triphasé 


thyristors

III.3. Les grandeurs caractéristiques 

III.3.1. Tensions 

III.3.1.1. Tension redressée 

Le commutateur plus positif formé par T 1 , T 2 , T 3 délivre une tension u A – u 0 

formée de 3 portions de sinusoïdes par période T des tensions du réseau. 

u A – u 0 = u 1 pour π/6 + α < ωt < 5π/6 + α 

= u 2 pour 5π/6 + α < ωt < 3π/2 + α 

= u 3 pour 3π/2 + α < ωt < 4π/3 + α 

Le commutateur plus négatif donne une tension u B – u 0 formée de 3 tensions 

de sinusoïdes. 

u B – u 0 = u 1 pour 4π/3 + α < ωt < 11π/6 + α 

= u 2 pour 11π/6 + α < ωt < 5π/2 + α 

= u 3 pour 5π/2 + α < ωt < 7π/3 + α 

La tension redressée u d est donnée par la différence (u – u 0 ) – (u B – u 0 ) 

III.3.1.2. Valeur moyenne 

(u A – u 0 ) moy = 3/π U √2 sin(π/3) cos α 

(u B – u 0 ) moy = -3/π U √2 sin(π/3) cos α 

La valeur moyenne de u d est donc : 

U’ d = 6/π U √2 sin(π/3) cos α 

D’où l’on tire la relation : 

U’ d = U d0 cos α 

III.3.1.3. Tensions aux bornes des thyristors 

u T1 = u 1 – u 1 = 0 quand T 1 conduit 

= u 1 – u 2 quand T 2 conduit 



thyristors

u T2 = u 2 – u 1 quand T 1 conduit 

= u 2 – u 2 = 0 quand T 2 conduit 


etc… 

III.3.1.4. Ondulation 

L’ondulation de la tension redressée croît au fur et à mesure que |cos α| 

diminue. 

Si on désigne par U dmax le maximum de u d les valeurs extrêmes de u’ d sont : 

u’ dmax = U dmax pour 0< α < π/6 

= U dmax cos(-π/6 + α) ; pour α > π/6 

u’ dmax = U dmax cos(π/6 + α) ; pour α < 5π/3 

= -U dmax ; pour α > 5π/3 

avec 

U dmax = π/6. 1/sin(π/6). U do 

U dmax = (√3/9) π U do = U √2 (3.2) [12] 

II.3.1.5. Développement en série de Fourier des tensions redressées 

La tension u d d’indice de pulsation p, obtenue par le redressement de 

tensions sinusoïdales de période T ou de pulsation ω, est formée par période T de 

6 portions identiques de sinusoïdes d’amplitude U dmax 

p = q si q pair 

p = 2q si q impair 

La période de u’ d est T/6 si on prend comme origine les temps de passage 

d’une sinusoïde par son maximum, u’ d a comme expression durant l’une de ses 

périodes : 

u’ d = U dmax cos(ωt) pour –π/6 + α < ω.t < π/6 + α 

III.3.1.5.1. Valeur moyenne 

⌠ π/6 + α 


thyristors

U’ d = 1/( 2π/6) ⎮ U dmax cos(ω.t) d ωt 

⌡ -π/6 + α 

U’ d = U dmax 6/π sin (π/3) cos α 

U’ d = (3√3/π) U dmax cos α = (3√6/π) U cos α (3.3) [12] 

III.3.1.5.2. Valeur efficace 

⌠ π/6 + α 

U² deff = 6/2π ⎮ U² dmax cos²(ω.t) d ωt 

⌡ -π/6 + α 

U deff = U dmax √ ½ + 3√3 / 4π cos α = U √2 √ ½ + 3√3 / 4π cos α (3.4) [12] 

III.3.1.5.3. Développement en série de Fourier 

Le développement en série de la tension u’ d est donné par : 

∞ 

u’ d = U’ d0 + ∑ (A k sin(k p ωt + B k cos(k p ωt) 

k=1 

. 

Calcul du coefficient A k 

⌠ π/6 + α 

A k = 6/π ⎮ U dmax cos(ωt) sin (k p ωt) d ωt 

⌡ -π/6 + α 

A k = 3U dmax /π ⎮ 

⌠ π/6 + α 

[sin((6k+1)ωt)+ sin((6k-1)ωt)] d ωt 

⌡ -π/6 + α 

⎡ 

⎤ π/6 + α 

A k = -3U dmax /π ⎢1/(6k+1) . cos((6k+1)ωt) + 1/(6k-1) . cos((6k-1)ωt) ⎥ 

⎣ 

⎦ - π/6 + α 

A k = (-1) k U max 6/π sin[(12k/(36k²-1))π/3] sin α 

Posant 6k = n, introduisons U d0 d’où on a 

. 

A k = (-1) k U d0 2n/(n²-1) sin α ( 3.5 ) [12] 


thyristors

Calcul du coefficient B k 

⌠ π/6 + α 

B k = 6/2π ⎮ u dmax cos(ωt) sin(6kωt) d ωt 

⌡ -π/6 + α 

En remplaçant le produit de cosinus par : 

½ {cos[(6k+1)ωt] + cos[(6k-1)ωt]} d ωt 

⎡ 

B k = -3U dmax /π ⎢1/(6k+1) . sin((6k+1)ωt) + 1/(6k-1) . sin((6k-1)ωt) 

⎣ 

⎤ π/6 + α 

⎥ 

⎦ - π/6 + α 

B k = (-1) k U max 6/π sin[π/3.(-2/(36k²-1))] cos α 

B k = (-1) k U d0 2/(n²-1) cos α ( 3.6 ) [12] 

III.3.1.5.4. Les harmoniques 

. Harmoniques de tension côté continu 

Cherchons l’expression de U kα / U k0 en fonction du rang n = 6k pour le 

réseau et de l’angle de rotation « α » 

U kα = √A k ² + B k ² 

U kα = U d0 2/(n²-1) √n²sin²α + cos²α 

U kα = U d0 cos²(2/(n²-1)) √1+n²tg²α 

Pour α = 0, il reste U k0 = U d0 – 2/(n²-1) 

U kα / U k0 = √1+n²tg²α 

. 

Harmonique du courant côté alternatif 

Les harmoniques de la tension continue ne se répercutent pas sur la 

tension primaire, qui est imposée par le réseau donc sinusoïdale. 


thyristors

Dans l’approximation de courants rectangulaires, l’amorçage retardé 

déphase en arrière le courant primaire, mais ne déforme pas ; dans ces conditions 

le réglage de phase n’augmente pas les harmoniques de courant dans le réseau 

d’alimentation : leurs rangs restent. 

n = k p ± 1 et leurs amplitudes I n = I 1 /n 

avec I 1 = I’ d . U d0 / 3U 

Mais en réalité, les commutations ne sont pas instantanées et, pour un 

angle de retard α nul, les harmoniques du courant s’affaiblissent lorsque la durée 

de commutation augmente. 

I n / I ni1 

100 

90 

80 

α = 90° 

α = 0° 

α = 30° 

α = 20° 

α = 10° 

α = 5° 

α 

0 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 

Fig 3.7, Rapport I n / I ni1 en % pour n = 5 

III.3.2. Courants 

Leur valeur efficace s’ écrit : 

I eff = I’ d √2/3 (3.10)[6] 

III.3.3. Puissance apparente 

La puissance apparente est donnée par la relation : 

P a = 3 ( U dmax / √2 ) I eff 


thyristors

En remplaçant I’ par sa valeur, on a : 

P a = √3 U dmax I’ d 

P a =√6 U dmax I’ d (3.11)[6] 

III.3.4. Puissance moyenne 

La puissance moyenne fournie par le réseau est : 

P = U’ d . I’ d 

Mais, ici cette expression a la forme suivante : 

P = 3 √3 / π U dmax I’ d cos α 

P= 3 √6 / π . U . I’ d cos α (3.12)[6] 

III.3.5. Facteur de puissance k 

k = P / P a = 3 / π cos α = 0,95 cos α (3.13) [6] 

Au fur et à mesure que U d diminue (c’est-à-dire que α augmente), le facteur 

de puissance du montage décroît. 

III.3.6. Grandeurs caractéristiques en charge 

A tout instant, on a : 

u d = u A – u B (3.14)[6] 

u d est donc une tension périodique (de période angulaire π/3) chaque 

période d’une commutation à la suivante, nous considérerons celle 

En débutant lorsque : 

θ = α → commutation de T’ 2 et T 3 

A 

-- 

et se terminant lorsque θ = π/3 + α => commutation de T 1 à T 2 . 

Durant cette période, ce sont donc T 1 et T 3 ’ qui conduisent, d’où : 

i 3 L 

u A = u 1 et u B = u 3 => u d = u 1 – u 3 

U d = U d0 √3 cos(θ i- π/6) 

2 u 

Pour l’étude des tensions et courants aux bornes des récepteurs, d2 

on utilise 

2 cas : cas d’un récepteur i 1 

R, L et cas d’un récepteur R, L, E. 

R 

III. 3.6.1. Cas d’un récepteur R, L 

I d 

u 3 u 2 u B 

1 + 


thyristors 

N 

u d1 

N

T’1 

T’2 

T’3 

T1 

T2 

T3 

Fig 3.9 : 

Fig 3.8 : Schéma de montage pour des charges R+L 

Un récepteur de constante R et L est caractérisé par le rapport Q = L ω / R 

Pour les faibles valeurs de α, la conduction est continue. Le courant i d étant 

toujours positif 

Pour – π/6 + α < ωt < π/6 + α ; u’ d = U dmax cos (ωt) 

III.3.6.1.1. La tension redressée U’ d 

U’ d a pour valeur moyenne, puisque la conduction est continue : 

U’ d0 = U d0 cos α 

Avec U d0 = 3√3 / π U dmax = 3√6 / π U 

u dmax[ 

[V] 

u' d 

i d 


thyristors 

ωt[rd] 

-π/6+α 

π/6+α

Fig 3.9 : Allures de tension et courant 

III.3.6.1.2. Le courant redressé I d 

L’expression du courant redressé I d se déduit de : 

L d(i d )/dt + R i d = U dmax cos(ωt) (3.14 ) [6] 

Ce qui donne : 

i d = U dmax / Z cos(ωt - ϕ) + [i 0 – U dmax / Z cos(-π/6 + α - ϕ)] exp [(-ωt – π/6 + α)/Q] 

en désignant par 

i 0 : la valeur de i d pour ωt = -π/6 + α 

Z = √R² + L²ω² : impédance du récepteur à la pulsation ω 

ϕ = arctg (Lω/R) = arctgQ : déphasage correspond d’où on a : 

i d = U dmax / (R(1+Q²)) [cos(ωt) + Q sin(ωt) + 2(Q cos α - sin α) sin(π/6) / (1-exp(-2π 

/6Q))] exp((ωt – π/6 + α)/Q) 

La valeur moyenne du courant i d se déduit directement de celle de la 

tension redressée : 

I’ d = U’ d / R = 3√3 / πR cos α . U dmax 

I’ d = 3√6 / πR . U . cos α ( 3.15 ) [6] 

III.3.6.2. Cas d’un récepteur R, L, E 

-- 

T’1 T’2 T’3 E 

i 3 

L 


thyristors 

A

i 2 

i 1 

R 

I d 

u 3 u 2 u 1 

T1 T2 T3 

B 

+ 

Fig 3.10 : Schéma de montage pour des charges R+L+E 

N 

N 

u d2 

u d1 

L’équation des tensions d’un redresseur lors du débit sur un récepteur de 

résistance R, d’inductance L, de f.e.m E est toujours : 

que : 

u’ d = Ri’ d + L d i d / dt + E (3.16) 

[6] 

E > 0 lors de la marche en redresseur 

E < 0 lors de la marche en onduleur. 

En régime établi, la valeur moyenne de L d i d / dt = 0 

Les valeurs moyennes u’ d et i’ d sont liées à la f.e.m supposée constante 

U’ d = R I’ d + E 

III.3.6.2.1. Variation de la tension redressée 

Quand la conduction est continue : U’ d = U d0 cos α 

Au-dessus d’une certaine valeur de I d , la conduction devient discontinue, 

l’égalité précédente n’est plus vérifiée. 

Pour étudier ce phénomène, en réduisant le nombre de paramètres, on 

néglige la résistance R du récepteur. Cette simplification est rendue possible par 

le fait qu’on l’applique qu’à des fonctionnements voisins de la marche à vide. 

Dans l’équation des tensions l’amplitude du terme Ri d est alors très faible 

devant celles de u’ d et L di d / dt 

On supposera donc 

U’ d = E 


thyristors

III.3.3.6.2. Diminution de I d 

En conduction continue (fig. 3.13), la tension u’ d = U dmax cos (ωt) pour –π/6 + 

α < ωt < π/6 + α. Sa valeur moyenne U’ d est égale à U d0 cos α et puisqu’on néglige 

RI d à E. L’écart u’ d – E = L d i d / dt indique comment varie l’angle α. A angle α 

constant, I d diminue, tant qu’on est en conduction continue, les variations de i d 

sont inchangées puisque l’écart u’ d – U d0 cos α ou u’ d – E reste le même. A la 

limite, on obtient les formes d’ondes de la figure (3.14) 

U dmax 

E 

u' d 

i d 

0 

ωt 

i d 

U dmax 

-π/6 + α 0 π/6 + α 

Fig 3.11 : Allure des tension et courant 

E 

u' d 

ωt[rd] 

U dmax 

0 

i d 

36 

ωt[rd] 

Alimentation d’un moteur à courant continu par un redresseur triphasé en pont à 

thyristors 

i d 

π/6 + α 

-π/6 + α 0 

ωt[rd]

Fig 3.12 : Allure des tension et courant à la limite 

Avec : 

IV. Variation de vitesse d’un moteur à courant continu 

La vitesse a pour expression : 

U a : tension d’induit 

φ : Flux d’induction 

n = k.U a / φ (4.1) 

k : facteur inhérent du moteur 


thyristors

La vitesse d’un moteur à courant continu est proportionnelle à la tension 

d’induit U a et inversement proportionnelle au flux d’induction φ. 

Par conséquent, pour faire varier la vitesse on peut donc intervenir soit sur 

la tension d’induit U a , soit sur le flux d’induction φ (champ d’excitation) en variant le 

courant d’excitation. 

IV.1. Variation de la vitesse par la tension d’induit 

IV.1.1. Principe : 

M 

Fig 4.1 : Variation de la vitesse par la tension d’induit 

L’induit du moteur à courant continu est alimenté par des convertisseurs. 

Celui-ci est bidirectionnel pour les entraînements exigeant un changement rapide 

du sens du couple électromagnétique. 

Le courant d’excitation est constant et fourni par le redresseur à diode. 

IV.1.2. Caractéristiques : 

M e 

/M emax 

1 

0,5 

0,25 0, 50 0, 75 1,00 U/U n 

M r 


thyristors 0 0,25 0, 50 0, 75 1,00 n / n r

Fig 4.2 : Caractéristiques de la vitesse à l’aide d’une variation par la tension d’induit 

On remarque sur les caractéristiques que, la vitesse n varie 

proportionnellement à la tension U. En charge (couple électromagnétique M e > 0), 

la vitesse diminue légèrement à cause des chutes de tension dans le circuit 

d’induit. 

IV.2. Variation de la vitesse par le flux d’induction 

IV.2.1. Principe : 

M 

Fig 4.3 : Variation de la vitesse par le flux d’induction 

On remplace le redresseur alimentant l’excitation du moteur à courant continu par un convertisseur de courant, il est possible 

d’accroître la vitesse par une réduction du flux d’induction. La vitesse devient plus grande que celle qui est atteint avec un flux 

d’induction nominal. L’induit est alimenté à tension constante. Pour porter la vitesse à la valeur nominale, il faut intervenir sur la 

tension d’induit. Pour ces raisons, l’induit est alimenté par un convertisseur de courant. 

IV.2.2. Caractéristiques 

M e /M emax 

1 

0,5 

1 2/3 1/2 

φ / φ n 

0 

0,5 1,00 1, 50 2,00 

n / n r 

Fig 4.4. Caractéristiques de la vitesse à l’aide d’une variation par le flux d’induction 


thyristors

Pour un courant d’induit constant, le couple électromagnétique 

diminue également avec le flux, le moteur travaille dans ce domaine à 

puissance constante. 

L’affaiblissement du flux d’induction ne peut être appliqué que si 

le couple résistant Mr diminue avec l’augmentation de la vitesse, c’est 

-à dire si la puissance de l’arbre de la machine entraînée reste 

constante. Pour des raisons de construction de la machine à courant 

continu, on peut réduire le champ d’excitation jusqu’à 1/3 environ de la 

valeur nominale. 

IV.3. Combinaison des deux méthodes 

Principe : 

M 

Fig :4.5 : Variation de vitesse par le flux d’induction et par tension d’induit 

Les deux méthodes sont combinées dans le domaine 0 < n < n n , 

la vitesse est variée à l’aide de la tension d’induit avec un flux 

d’induction qui est égal à la valeur nominale. 

A courant induit constant, le moteur exerce un couple constant et 

la puissance est proportionnelle à la vitesse. Une augmentation de la 

vitesse au-delà de la valeur nominale peut alors être réalisée en 

diminuant le champ d’excitation. 

Le fonctionnement dans ce domaine n’est possible qu’avec une 

réduction du couple à l’arbre de la machine entraînée. 


thyristors

IV.4 - Cas d’un moteur à aimants permanents : 

Principe : 

M 

Fig 4.6- Variation de vitesse d’un moteur à courant continu à aimants permanents 

Le moteur à courant continu est à aimants permanents donc à 

flux constant, la variation de la vitesse se fera donc par la variation de 

la tension d’induit du moteur que nous obtiendrons par la variation de 

la tension d’alimentation en utilisant des convertisseurs 

unidirectionnels (Electronique de puissance). 

V. Variateurs électroniques de vitesse 

Ils constituent une importante application des redresseurs à 

tension réglable. Beaucoup d’opérations industrielles obligent à faire 

varier de façon continue la vitesse des machines, on utilise de plus en 

plus les variateurs électroniques qui ont pour avantages : 

- gammes de vitesse plus étendues 

- rendement plus élevé 

- souplesse de l’emploi 


thyristors

- précision et facilité de commande 

- encombrement plus faible et usure moins rapide 

* Circuits essentiels d’un variateur électronique de vitesse 

Les variateurs sont alimentés en triphasé. Ils comportent : 

a) Circuit principal ou circuit de puissance 

Un redresseur triphasé à 6 thyristors qui alimente l’induit 

du moteur. 

b) Circuit de commande des thyristors : 

Dans le cas de la commande manuelle, la vitesse dérègle 

en tournant le bouton d’un potentiomètre incorporé dans le 

coffret de commande. 

VI. Etude de l’ensemble : 

VI.1. Equipement à vitesse variable pour moteur à courant continu : 

VI.1.1. Schéma fonctionnel : 

Réseau + Circuit de α 

Redresseur triphasé U dα 

MCC à aimants n 

3 ≈ 

commande 

en pont 

permanents 

- 

- U cm 


thyristors

Fig 6.1 : Schéma fonctionnel d’un équipement de variateur de vitesse 

Le circuit de commande, par l’intermédiaire d’une tension de commande 

U cm donne à la sortie des impulsions déterminées par l’angle de retard α variable. 

Le redresseur triphasé en pont, alimenté à ses gâchettes par ces impulsions 

délivre une tension continue en fonction de l’angle α. Enfin, le moteur à courant 

continu à aimants permanents sera alimenté par cette tension notée U dα dans le 

but d’obtenir une rotation unidirectionnelle à vitesse variable. 

VI.1.2. Schéma bloc de l’ensemble 

Nomenclature : 

1 : Réseau triphasé 

2 : Les six tensions de référence 

3 : Intégrateur 

4 : Tension de commande 

6 : Amplificateur 

7 : Transformateur d’impulsion 

8 : Redresseur triphasé en pont à thyristors 

9 : Moteur à courant continu à aimants permanents 


thyristors

u r1 

u r2 

1 

∼ 

∼ 

u r3 

u r4 

u r5 

∫ 

Circuits 

logiques 

de 

commande 

5 6 

7 8 

u r6 

2 3 

-U cm 

M 

AP 

Fig 6.2 : Schéma bloc de l’ensemble 

4 

9 

Alimentation d’un moteur à courant continu par un redresseur triphasé 44 en pont à thyristors

VI.1.3. Principe de fonctionnement 

A 

T’1 

T’2 T’3 

i 3 L 

-- 

AP 

i 2 

M 

T1 T2 T3 

i 1 

+ 

u 

B 

3 

u u I d 

2 u d2 

1 

N 

u d1 

Fig 6.3 : Schéma de principe de l’ensemble 

N 

Le moteur à courant continu est à aimants permanents, la variation de 

vitesse est obtenue en faisant varier la tension d’induit du moteur à l’aide d’un 

pont à 6 thyristors. 

La particularité de ce pont est de permettre le passage de l’énergie dans un 

sens ou dans l’autre. 

- Dans le sens réseau-charge : le pont fonctionne en redresseur, le moteur 

reçoit de l’énergie en provenance du réseau. 

- Dans le sens charge-réseau : le pont fonctionne en onduleur, la 

génératrice fournit de l’énergie qui est renvoyée au réseau. 

Le passage d’un fonctionnement à l’autre est possible avec la même charge, 

par exemple une machine travaillant en moteur (accélération ou charge 

entraînée), ou en génératrice (freinage ou charge entraînante). 


thyristors

VI.1.4. Circuit de commande 

VI.1.4.1. Schéma bloc 

u r1 u r2 u r3 

1 

2 

3 4 

c 

Ucm 

u' r1 u' r2 u' r3 

Fig 6.4 : Représentation schématique complet d’un dispositif de commande de gâchettes pour un 

redresseur triphasé en pont 

T1 

T2 

T3 

T'1 

T'2 

T'3 


thyristors

VI. 1.4.2. Principe de fonctionnement 

La tension sinusoïdale du réseau est intégrée à l’aide d’un intégrateur, 

l’angle de retard α est régi par la commande arc cosinus tel que : 

α = arc cos (U cm / û R ) (6.1) [1] 

U cm : tension de commande continue 

û r : valeur crête de la tension intégrée 

Ensuite, cette tension de référence est comparée à l’aide d’un comparateur 

à une tension de commande U cm . 

La différence U cm – u r est appliquée à l’entrée d’une bascule de Schmitt 1 1 

figure (6.4 ) qui possède un point de basculement à la tension U cm – U r = 0 et un 

hystérèse faible dont l’effet peut être négligé. Cette bascule de Schmitt convertit la 

tension sinusoïdale décalée verticalement en une tension rectangulaire. Le flanc 

montant de cette tension est déphasé par rapport au passage par la valeur de 

crête de la tension u r . 

Une bascule monostable 2 figure ( 6.4 ), agissant sur le flanc montant 

fournit des impulsions sous forme d’un signal logique C. 

Par l’intermédiaire d’un amplificateur 3 et d’un transformateur d’impulsion 4 

figure ( 6.4 ), on obtient des impulsions aptes à allumer le thyristor T. Le 

transformateur d’impulsion est indispensable pour garantir une séparation 

galvanique entre le circuit de commande et les gâchettes des thyristors. La durée 

de basculement de la bascule monostable détermine la durée des impulsions 

d’allumage. 

Les impulsions d’allumage ont la même fréquence que les tensions de 

référence u r et sont décalées de l’angle α par rapport au passage par la valeur de 

crête de u r , comme l’indique la figure (6.5). On en déduit : 

û r cos α = U cm (6.2) [1] 

U[V] 

sin u r (cos α) 


thyristors

U cm 

U cm 

ωt[rd] 

C 

ωt[rd] 

Fig 6.5 : Positions de α pour 2 valeurs de U cm 

VI.2 Expression de la vitesse 

Pour le réglage de vitesse, on utilise un redresseur à thyristors à deux 

alternances pour commander la vitesse d’un moteur à courant continu à aimants 

permanents. La résistance de l’induit du moteur est négligeable par rapport à la 

réactance qui est élevée. 

La f.e.m du moteur a pour expression : 

E = k Ω 

Comme la résistance de l’induit est négligeable, la loi d’ohm a pour 

expression : 

U dmax cos α = E + Lω di / dα 

Soit : 

U dmax cos α dα = E dα + Lω di 

⌠ π/6 + α ⌠ π/6 + α ⌠ I 1 

⎮ U dmax cosα d α = ⎮ E d α + ⎮ di = E.π/3 

⌡ -π/6 + α ⌡ -π/6 + α ⌡I 0 

avec 


thyristors

⌠ I 1 

⎮ di = 0 car I 1 = I 0 

⌡I 0 

On en déduit : 

⌠ π/6 + α 

U’ d = 3 / π ⎮ U dmax cosα d α = E 

⌡ -π/6 + α 

U’ d = ( 3 √3 / π ) U dmax cos α = k Ω 

Ω = ( 3 √3 / πk ) U dmax cos α 

Avec 

Ω=2πn 

D’où, finalement 

Ω = 

3 3 

U cos α 

πk 

(6.3) 

3 3 

n = 2 U cos α 

(6.4) 

2π k 

La variation de la vitesse n , d’après la formule ( 6-4 ), est effectuée à 

l’aide de l’angle α qui est une fonction de la tension d’alimentation du moteur à 

courant continu à aimants permanents . 

VII But 

Etude de la variation de vitesse de rotation d’un moteur à courant continu à 

aimants permanents . 

VII 1. Thème de manipulation 


thyristors

Le redresseur triphasé en pont à thyristors fournit une tension redressée de 

valeur moyenne réglable . 

Pour simplifier l’étude préparatoire à la réalisation , on a supposé les 

composants parfaits (chutes de tension nulles dans les thyristors en conduction et 

dans les enroulements du transformateur ). 

On admet de plus que le courant dans les charges est ininterrompu , 

d’intensité constante . cela imposera une charge (RL) ou (RLE) suffisamment 

inductive . 

VII.2 Schéma de montage 

u 2 

u 3 

i 3 

i 2 

i 1 

u 1 

u d2 

I d 

B 

+ 

-- 

A 

RL 

ou 

RLE 

N 

N 

Fig 7.1.Schéma de montage d’un redresseur triphasé en pont à thyristors avec une 

charge RL ou RLE 

VII.3 Conception d’un boîtier didactique 

Le boîtier a été conçu afin de mettre tous les composants de la partie 

commande. 

+ 

Notice d’utilisation Ucm du boîtier 

u d1 

u 1 

u 2 

u 3 

_ 


thyristors 

-15V GND +15V

Ucm : une potentiomètre sert à varier la tension de commande 

u 1 , u 2 , u 3 : tensions d’alimentation triphasée 

-15V, GND, +15V: tensions d’alimentation de circuit de commande 

+,- : Borne d’alimentation des charges 

VIII.4. Liste des composants : 

Résistance : 

* Circuit de commande 

R1 = 27KΩ 

R2 = 15 KΩ 

R3 = R4 = R5 = 10 KΩ 

R7 =R8 = 10 KΩ ; 

R11 = 10 KΩ ; R10 = 120Ω ; 

Potentiomètre : 

Condensateurs : 

Rh1 = Rh2 = 5 KΩ ; 

C3 = 0.68 μF 

C1 = 0.22μF 

C2 = 0.47 μF 

Diodes : 

1NHOO5 

Circuits intégrés : 

LM 741 

LM 747 


thyristors

4011.. 

4071.. 

4093… 

• Circuit de puissance : 

Transformateur d’impulsion : 

IT 245 

Thyristors : 

BTW 49-400 

Moteurs : 

Moteur à courant continu à aimants permanents 25W, 1500tr/mn,12V 

α 

π/3 

u d1,2 

√ 

{V] 

u 1 

u 2 

u 3 

u 1 

u 2 

ωt[ rd ] 

VIII.5. Courbes 

T 1 

T 2 

T 3 

ωt[rd ] 

T’ 1 


thyristors T’ 2 

ωt[ rd ] 

T’ 3 

2π 

u d2 

ωt[ rd ] 

ωt[ rd ] 

ωt[ rd ] 

ωt [rd ] 

u d1

Fig 7.2 : Allure de la tension pour Ucm=4V 

Pour Ucm = 4V, α=45° 

α 

π/3 

√ 

u d1,2 

[V] 

u 1 

u 2 

u 3 

u 1 

u 2 

ωt [ rd ] 

u d2 

ωt[ rd ] 

2π 

T 1 

T 2 

ωt[ rd ] 

T 3 

ωt[ rd ] 

T’ 1 

ωt[ rd ] 


thyristorsT’ ωt[ rd ] 

2 

T’ 

ωt[ rd ]

Fig 7.3 : Allure de la tension pour Ucm=0,6V 

Ucm= 0,6V, α=80° 

VII.6 Interprétation des courbes 

On voit d’après les deux courbes que la tension moyenne à la sortie du redresseur 

varie en variant la tension de commande . Pour cela , on peut tirer d’après la formule 6.4 

que la vitesse varie aussi en même temps que la tension d’alimentation du moteur . 

Malgré les problèmes rencontrés lors de la réalisation de ce dispositif au point de 

vu composants et matériels, cela n’entraînait aucun changement ou modification de 

montage ni dans le circuit de commande ; ci dans le circuit de puissance 

On peut donc conclure que , les résultats correspondent bien aux études théoriques. 


thyristors

Impacts environnementaux : 

Depuis longtemps jusqu’à nos jours, l’homme a toujours voulu vivre dans 

un monde où il fait beau à vivre et l’environnement figure parmi préoccupations. 

Parfois, on peut se demander pourquoi l’homme cherche t-il toujours à améliorer 

ou, du moins, à préserver son environnement. A chaque occasion, on se demande 

toujours le rôle de l’environnement. Le thème de ce mémoire, par nature, nous 

incite à analyser les impacts environnementaux correspondant. Souvent, ce sont 

les matières premières d’un produit qui font naître les sources de discussions et 

c’est pourquoi nous allons les examiner avec les ressources nécessaires pour 

son entretien. Ensuite, nous verrons les impacts environnementaux correspondant 

sans manquer de proposer quelques solutions. 

Comme nous l’avons cité ci-dessus , nous allons aborder par les matières 

premières de la fabrication du moteur à courant continu et les ressources 

nécessaires à sa maintenance . 

La matière première la plus dominante dans la fabrication du moteur à 

courant continu est le métal . Le moteur est presque entièrement fabriqué par des 

métaux . 

Une fois fabriqué et mis en marche , il faut maintenir l’état de ce moteur .Pour cela 


thyristors

, il faut des ressources matérielles et des ressources humaines . Pour les 

ressources matérielles ( tournevis, pince, clés,… ), les métaux jouent encore un 

rôle prépondérant . Notons aussi le vidange de l’huile qui, dans la plupart des cas 

est obtenu à l’aide des matières végétales et l’huile usée est souvent rejetée dans 

la mer ou dans des sols creusés. 

Ayant toutes ces données, voyons maintenant les impacts 

environnementaux . 

Les métaux sont issus des ressources naturelles souterraines, par conséquent , la 

dégradation du sol est inévitable et de plus on exploite inconsciemment des 

richesses naturelles (matières premières des métaux ) qui font toutes parties de 

l’environnement . Dans les Industries , la sécurité des employés, lors de la 

transformation des matières premières et la fabrication du moteur n’est pas 

assurée, 

vu les températures utilisées dans les industries métallurgiques,.nous pouvons 

encore mentionner que lorsque les moteurs ne sont plus opérationnels , on a 

toujours tendance à les jeter dans la mer pour s’en débarrasser . 

Quant à la maintenance du moteur , les matériels utilisés sont souvent , à 

base de métaux (clés, pinces,…), donc ont les mêmes impacts environnementaux 

que ce que nous venons de citer . 

Pour les ressources humaines , les impacts sur la transformation des 

matières premières en produits finis ont déjà été cités mais durant les heures de 

maintenance, l’homme subit encore des contraintes. A part les différents accidents 

qui pourraient nuire à l’état physique de la personne , il y a la pollution sonore . Le 

bruit des moteurs est vraiment considérable au fur et en mesure que l’on en 

entend tous les jours et sans vouloir paraître prétentieux , la sécurité de l’homme 

est la priorité des environnementalistes. 

Tout ceci nous amène à donner quelques suggestions pour alléger ou 

supprimer ces impacts environnementaux . On peut citer : 

- le recyclage des déchets 

- munir les techniciens des équipements conformes à leur protection. 

- l’exploitation des métaux est presque inévitable avec l’avancée technologique 

actuelle, il faut bien étudier les terrains avant de les exploiter 


thyristors

Enfin , l’environnement est une fraction indissociable à l’être humain qui , lui 

même, en fait partie . Pour pouvoir survivre, il doit développer sa capacité pour 

maîtriser, préserver et protéger cet environnement pour ses propres biens et pour 

le respect de son créateur . Ce sujet nous incite donc à mettre en relief notre 

environnement quelque soit le domaine où nous nous trouvons. 

CONCLUSION 

Depuis quelques années, l’électronique et l’électricité 

se rapprochent, de plus en plus. Ce mémoire en est une 

grande preuve. La variation de la vitesse d’un moteur à 

courant continu se fait actuellement par plusieurs manières et 

les recherches continuent encore, vu que son utilisation 

recouvre différents domaines des applications industrielles. 

Une de ces formes est celle par tension d’induit qui fait 

intervenir l’électronique (circuit de commande) et 

l’électronique de puissance (redressement). En effet , la 

variation de vitesse a été obtenue en appliquant au moteur à 

courant continu la tension à la sortie d’un redresseur triphasé 

en pont à thyristors . 

Notons toutefois que l’utilisation du moteur que nous avons commandé, qui 

est le moteur à courant continu à aimants permanents, se limite à des puissances 

de quelques watts, ce qui n’est pas le cas pour, par exemple, les moteurs à 

excitation séparée de moyenne puissance ( 10 à 300 kW) ou les moteurs à 

excitation en série, de forte ou de très forte puissance qui développent jusqu’à 

10MW, mais la commande reste toujours la même; mais les circuits de 

puissance sont différents. 


thyristors

BIBLIOGRAPHIE 

[ 1 ] : HANSRUEDI BÜHLER : Traité d’électricité ( Volume XV ) ELECTRONIQUE 

DE PUISSANCE. Edition GEORGI. 

[ 2 ] : HANSRUEDI BÜHLER : Traité d’électricité (Volume XVI ). ELECTRONIQUE 

DE COMMANDE ET DE REGLAGE. Edition GEORGI (1979). 

[ 3 ] : ANDRIANAHARISON Yvon : Cours MACHINES A COURANT CONTINU 

3 ème Année ( 2000-2001). 

[ 4 ] : ANDRIATSIHOARANA Harlin : Cours ELECTRONIQUE DE PUISSANCE 

5 ème Année (2002-2003). 

[ 5 ] : Francis MILSANT : ELECTROTECHNIQUE – ELECTRONIQUE DE 

PUISSANCE. Ellipses ( 1998 ). 

[ 6 ] : F. LUCAS et P. CHARRUAUT : L’ELECTRONIQUE DE 

L’ELECTRONICIEN. Delagrave (1988). 

[ 7 ] : A. Fouillé : ELECTROTECHNIQUE A L’USAGE DES INGENIEURS (1982). 

[ 8 ] : G. SEGUIER : ELECTRONIQUE DE PUISSANCE. Edition DUNOD (1979) 

[ 9 ] : JEAN CHATELAIN : Traité d’électricité ( volume X) MACHINES 

ELECTRIQUES. Edition GEORGI 2003 

[10] ; ALAIN HEBERT, Michel PINARD : MACHINES ELECTRIQUES – 

ELECTRONIQUE DE PUISSANCE.Edition DUNOD 1985 

[ 11 ] : J.C MAUCLERC, Y. AUBERT A. DOMENACH : GUIDE DU TECHNICIEN 

EN ELECTROTECHNIQUE. Edition 1995 

[ 12 ] : Marcel MOUNIC : ELECTRONIQUE REDRESSEMENT (deuxième partie) 

– REGLAGE DE PHASE (Thyristors) et APPLICATION. Les Editions FOUCHER, 

1969

ANNEXE

Titre : 

“ALIMENTATION D’UN MOTEUR A COURANT CONTINU PAR 

UN REDRESSEUR TRIPHASE EN PONT A THYRITORS ” 

Auteur:. 

Mademoiselle RAKOTOZANANY Hasina Nirina Josepha 

Encadreurs : 

Monsieur ANDRIATSIHOARANA Harlin 

Madame RAZAFISON Fanjanirina 

Résumé : 

Ce livre comme tant d’autres, illustre la combinaison de l’électronique et de 

l’électricité. Il existe, actuellement plusieurs méthodes pour faire varier la vitesse 

d’un moteur à courant continu et ce qu’on a adopté ici en est une. On peut faire 

varier aisément une tension redressée en utilisant l’électronique de puissance . En 

effet, la variation de la vitesse par l’intermédiaire de la variation de la tension 

d’induit semble plus avantageuse, que ce soit techniquement ou économiquement 

.Cela n’exclut pas tout de même la variation de la vitesse par flux ou celle 

rhéostatique. Mais notre cas, le moteur à courant continu à aimants permanents 

que nous avons à disposition ne permet pas de faire varier le flux . 

Les études théoriques élaborées dans la première partie de ce mémoire 

concernent les équations relatives au moteur à courant continu, et la deuxième 

partie consiste à étudier le redresseur triphasé en pont à thyristors. La dernière 

partie met en évidence les résultats pratiques. 

Mots clés : Convertisseurs de courants, moteur à courant continu, variation de 

vitesse 

Nombre de pages : 53 

Nombre de figures : 40 

Adresse de l’auteur : 

Lot IVG 197 Antanimena 

101 ANTANANARIVO 

MADAGASCAR

UNIVERSITE D'ANTANANARIVO

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