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| c) Redressement. Les diodes. |
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Résumé des pages précédentes :
Les transfos fournissent du courant “alternatif”, de forme sinusoïdale, comme celle du secteur. Ce courant
peut être consommé par des ampoules, des moteurs d´aiguilles, des dételeurs, certains moteurs
d´accessoires...
En revanche, nos moteurs de locomotives ni notre électronique
ne supportent un tel courant, qui change de sens 50 fois par seconde. Ils exigent du courant
continu, qui lui ne circule que dans un sens, sans jamais changer de valeur (comme à la sortie d´une
pile ou d´une batterie de voiture).
Pour changer le courant alternatif, nous allons le redresser,
c´est-à-dire ne laisser circuler que la partie positive de l´onde sinusoïdale.
En A vous voyez en hachuré la partie (négative) que nous allons bloquer, et en bleu ciel la partie (positive)
que nous allons laisser passer :
Le composant qui est utilisé
pour ce redressement, c´est la diode. S ur
les schémas normalisés ( fig. B, en haut),
on signale le sens (unique) dans lequel le courant a “le droit de circuler” par une
flèche. On appelle cette partie de la diode son anode. À l´autre extrémité
figure une barre, c´est la cathode. Le courant circule toujours du plus vers
la masse, donc de l´anode vers la cathode.
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Sur le composant réel (
B, en dessous ou ici  ), il y a juste une bande colorée,
matérialisant la cathode.
Sur la photo ci-dessus à droite
on voit des diodes de différentes catégories ; on choisit les diodes selon l´intensité
maximale du courant qu´elles voient circuler quand il se présente “dans le bon sens” et sur
la tension maximale qu´elles peuvent supporter “dans le mauvais sens”. Par
exemple, on dit “la diode 1N4007 est une 1A/1000V”...
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Par
construction, l´électricité qui traverse une diode “dans le bon sens” perd un peu de sa
tension, au moins 0,7 volt, plus encore pour de forts courants... C´est cette caractéristique qui
a été mise en avant dans le Meccano électronique et son “frein
à diodes”... Deux diodes en série comme dans les “ponts” du bas de la page,
ce sera 1,4 à 2,5 volts perdus... Non négligeable...
Les diodes puissantes ont des gros
fils épais qui servent à évacuer la chaleur naturelle du fonctionnement ; pour cela,
on ne les raccourcira pas trop ! Ci-contre des diodes
soudées sur un circuit imprimé avec des fils laissés très longs... |
Voilà le résultat du
redressement : un transfo, une diode, une ampoule (à droite  ).
Le courant “redressé” (ça
n´est pas du courant continu) ne circule plus que dans un sens, mais il change encore de
valeur (plus vers zéro, puis rien, puis zéro vers plus, etc.). La tension de crête est comme
sur la sinusoïde (cf. pages précédentes, fig. A) d´environ 23 volts.
La tension “efficace” (celle qu´on obtiendrait en rasant les montagnes comme sur la figure B des pages
précédentes) est évidemment plus faible, puisque le courant “se repose” la moitié
du temps ! |
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Quelle perte pendant la partie supprimée (parce que
négative) de la sinusoïde ! Ah, si on pouvait reprendre le bas pour le remettre en haut 
Eh bien, oui, l´électricité “perdue”
pendant la partie négative de l´onde alternative (hachures) peut être redressée elle aussi par
une diode montée dans l´autre sens ! C´est alors un redressement double alternance,
qui donne un rendement beaucoup plus grand
Pour arriver à ce résultat, on va monter quatre
diodes selon un arrangement portant le nom de pont de Graetz : ci-dessous, deux
schémas identiques, à droite (H  ) celui préféré
des professionnels, à gauche (G  ) celui, plus rare,
qui me sert à moi pour visualiser plus facilement le fonctionnement du pont :
| Que se passe-t-il dans le pont pendant
une alternance positive (figure i ) ?
Le courant (les flèches bleues), qui va toujours du plus vers le zéro, peut
traverser les diodes D1 et D2 qui se présentent à lui “dans le bon sens”... Mais le courant
se heurte aux deux autres diodes qui lui présentent leur cathode et l´empêchent de passer. |
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Que se passe-t-il dans le pont pendant
une alternance négative (figure J ) ?
Le courant (les flèches bleues), qui va toujours du plus vers le zéro, peut
traverser les diodes D3 et D4 qui se présentent à lui “dans le bon sens”... Mais le courant
se heurte aux deux autres diodes qui lui présentent leur cathode et l´empêchent de passer. |
Résultat : le courant traverse
la charge (ici une ampoule) toujours dans le même sens !
En pratique, un “pont de diodes” peut être
un montage de quatre diodes indépendantes — voilà ci-dessous le principe
et une réalisation d´essai sur des dominos
 ... mais il existe aussi des “ponts
moulés” tout faits, boîtiers contenant les quatre diodes avec quatre sorties répérées
par un signe plus, un signe moins, et deux signes “alternatif” (un S couché ou les lettres “AC”).
Ces ponts moulés sont également vendus selon
leur courant maximal et la tension inverse maxi, tout comme les diodes. Ça ne coûte pas cher : un pont
4A/50V revient à 1,50 euro...
Un
petit retour dans la préhistoire ? C´est ce courant simplement redressé (et non continu) que
fournissaient nos transfos de train dans les tout débuts. Voici le célèbre
transfo Jouef Disjoncta 1500, avec son transformateur (on voit bien les deux enroulements, fil fin à droite
pour le 220 volts, gros fil à gauche pour la basse tension), en bas un pont de diodes au sélénium
(le matériau des premiers redresseurs, abandonné aujourd'hui au profit du silicium), en haut un disjoncteur
thermique (sensible à l'excès de chaleur). La vitesse de la loco était réglée par un
doigt métallique qui frottait directement sur l´enroulement secondaire !
 
Ce courant redressé a quand même des qualités :
pour des locos à la mécanique pourrie (mauvais démarrages, ralentis cahoteux), chaque pic de tension
peut être considéré comme un “coup de pied au derrière” qui la poussera à
avancer, alors que du courant continu la laisserait insensible ! C´est pourquoi, dans des transfos même
modernes, Fleischmann par exemple fournit du courant redressé aux locos pour les vitesses faibles (où
les machines risquent de caler), puis du continu aux grandes vitesses (quand ce problème mécanique
ne se pose plus grâce à l'inertie)...
C´est aussi grosso modo le principe de laM.L.I.,
modulation par largeur d´impulsions que nous étudierons un jour (un petit coup
d´oeil peut être donné en attendant au montage M.L.I. ast555a
du Meccano électronique)... Mais ces courants non continus sont réputés
abîmer à la longue les moteurs à rotor sans fer (R.S.F.) qui équipent certaines locos de haut
de gamme... |
