TP N 1 - CIRCUITS EN MONOPHASE ET TRIPHASE

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1 Université de TOULO et du VAR oms Prénoms : Institut Universitaire de Technologie ote : GEIE ELECTRIQUE & IFORMATIQUE IDUSTRIELLE Travaux Pratiques d Electrotechnique Groupe : Date : TP - CIRCUITS E MOOPHASE ET TRIPHASE PREPARATIO : ) Rappeler comment on calcule la puissance totale active P consommée par une installation. Même question pour la puissance totale réactive Q ainsi que pour la puissance apparente S. ) Comment calcule-t-on le courant total I et le facteur de puissance fp = cos(ϕ) en monophasé? ) Comment calcule-t-on la capacité du condensateur qui permet de relever le facteur de puissance à fp =? 4 ) Rappeler les relations entres les grandeurs simples et les grandeurs composées d un réseau triphasé équilibré 5 ) Qu appelle-t-on réseau triphasé équilibré direct?. 6 ) Calculer les valeurs attendues de P, Q, S, I, fp = cos(ϕ) pour l installation utilisée lors du ème essai, l alimentation étant assurée par le réseau V/0V ~ 50 Hz.

2 TP - er Essai PUISSACES E SIUSOÏDAL MOOPHASE On simule une petite installation électrique avec en parallèle : - Un plan de charge inductif réglé de telle sorte que le courant I L = A - Un plan de charge résistif réglé de telle sorte que le courant I R = 4 A, L ensemble est relié au secteur 0V ~ 50 Hz via un boitier de mesure d énergie «EMC». L instrument permet d afficher les valeurs : de la tension du réseau, de la fréquence, du courant, de la puissance active, de l énergie correspondante, du facteur de puissance et du coût. Pour chacun des éléments fonctionnant seul, relever indications de l appareil et compléter le tableau cidessous. Effectuer les calculs pour prévoir les valeurs correspondant à l installation totale. Effectuer les mesures sur l installation totale et comparer aux valeurs de la ligne précédente. Calculer la capacité du condensateur permettant de «relever» le facteur de puissance à cos(ϕ) =. Calculer les nouvelles valeurs pour l installation totale avec le condensateur en fonction (ligne «compensation calculs»). Brancher le condensateur, ajuster sa valeur pour avoir le courant I le plus faible et procéder aux mesures. Comparer la pratique et la théorie. Tension du réseau : U = V ~ fréquence f = Hz Plan inductif Plan résistif 4 I P f P ϕ Q S (A) (W) cosϕ (degré) (var) (VA) Calculs Mesures Condensateur Calculs Compensation Calculs Compensation Mesure M. GARERO ET-S-TP.doc

3 TP ème Essai TESIOS TRIPHASEES REPERAGE DES PHASES - REPERAGE DES PHASES Les tables du laboratoire sont munies d un bandeau de distribution sur lequel on trouve les quatre bornes du réseau industriel triphasé /0 V ~ 50 Hz. Le fil de neutre est relié à la borne bleue. On considèrera que le réseau est direct et que la borne la plus proche de la borne bleue correspond à la phase n. A l aide de la pince «F09 Chauvin Arnoux» déterminer quelle est la borne correspondant à la phase n et celle de la phase n. (Décrire ci-dessous le protocole expérimental) Mesurer les trois tensions simples V, V, V ainsi que les trois tensions composées U, U, U. Le réseau est-il correctement équilibré? La relation U = V est-elle vérifiée? V = V V = V V = V U = V U = V U = V M. GARERO ET-S-TP.doc

4 TP ème Essai PUISSACES E TRIPHASE EQUILIBRE On simule une installation électrique avec deux plans de charge couplés en «Triphasé - étoile» (indication 400 V sur le commutateur) : - L un est résistif (R) réglé à I R =,5 A, - L autre est inductif (L), réglé à I L = A. i Les courants seront mesurés à l aide d une pince multifonction (F09) que l on déplacera à souhait. i i L i R Pour le plan de charge résistif, si tous les interrupteurs sont sur "arrêt", la charge est hors circuit (idem pour les condensateurs). Le plan de charge inductif est muni d'un interrupteur permettant de le mettre hors service. Le câblage du neutre est effectué en fils bleus réservés à cet usage. Vérifier l équilibre des courants. Les courants en ligne I, I et I doivent être égaux, au besoin, permuter deux résistances pour parfaire l équilibre. Vérifier que I 0. Montages 4 fils ( phases + eutre ) : Uitliation d un wattmètre numérique Bien que les mesures soient effectuées en triphasé, le wattmètre est branché en monophasé. i v i = 0 W V A i u i = 0 W V A P =.P Q = P Le montage ci-dessus permet la mesure de la puissance active. Le wattmètre indique P et P s obtient par : P = P Relever les indications du wattmètre : P, V, I. En déduire par le calcul : - La puissance active P, - Le facteur de puissance f P = cos ϕ, - La puissance réactive Q. Comparer les résultats à ceux attendus. Le montage ci-dessus permet la mesure de la puissance réactive Le wattmètre indique P. Q s obtient par : Q = P Relever l indication P du wattmètre. En déduire la puissance réactive Q. Comparer la valeur à celle attendue M. GARERO ET-S-TP.doc

5 Remarque : En triphasé déséquilibré 4 fils, la seule méthode de mesure qui donne P et Q consiste à appliquer la méthode précédente une fois pour chaque phase. On obtient alors : P = P + P + P Q = a) Montage fils (neutre artificiel) : (P + P + P ) i W V A Le wattmètre possède, en plus, une possibilité de mesurer directement la puissance en triphasé Un commutateur permet de choisir la mesure de P ou celle de Q directement sans avoir à faire de calcul. Procéder à la mesure directe de P et Q en utilisant les fonctionnalités du wattmètre. Comparer le résultat aux précédents. Refaire la même mesure à l aide de la pince F09 b) Méthode des deux wattmètres : (triphasé fils) i W P = ( P + P W Q = ( P - P ) ) Le montage ci-contre dit «des deux wattmètres» permet la mesure des puissances active et réactive absorbées par la charge Ils indiquent : W P W P. En pratique, un seul wattmètre est utilisé avec un commutateur de wattmètre (chahuteur) qui permet de faire jouer à un appareil successivement le rôle des deux. P et Q sont alors obtenues par : Procéder de nouveau à la mesure de P et Q en utilisant la méthode des deux wattmètres. Comparer le résultat aux précédents. ET-S-TP.doc

6 TP 4 ème Essai MOTAGE DÉSÉQUILIBRÉ (E COURAT) On simule une installation déséquilibrée en associant le plan de charge résistif réglé à 00% avec un rhéostat de 00 Ω en série avec la phase, suivant le schéma ci-dessous. Réaliser le montage avec la connexion de neutre, puis mesurer les intensités des courants de ligne I, I, I ainsi que celle du courant dans le neutre I. i i i W W 00 Ω I = A I = A I = A I = Calculer R A V =, I R V =, I R V = I v M i M R eq en puis considérant que = + + R eq R R R R = Ω R = Ω R = Ω R eq = Ω Débrancher la connexion de neutre M puis mesurer les tensions : V M, V M, V M, V M, et les courants de ligne I, I, I. V M = V V M = V V M = V V M = V I = A I = A I = A V eq = ReqI = V Comparer V M à V = R eq eq I Construire le diagramme de Fresnel des quatre tensions V, V, V, V M et celui des trois courants I, I, I en prenant dans les deux cas la tension V comme origine des phases. Mesurer la puissance par la méthode des deux wattmètres. (Les wattmètres W et W sont réalisés à l aide d une seule pince multifonction que l on déplace). W P = W W P = W P = ( P + P ) = W Comparer le résultat de la mesure à la valeur trouvée par le calcul : P = R I + R I + R = W I ET-S-TP.doc