TP N 11 : Le Disjoncteur magnétothermique

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1 TP N 11 : Le Disjoncteur magnétothermique DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES MOYEN DURÉE Fin du T.P. { 4 heures} Page 1 sur 12

2 Tableau de comité de lecture Date de lecture Lecteurs Observation Remarques rédacteur Date modifications 21 janvier 2004 CROCHET David Première écriture et réaménagements mineurs 21 janvier 2004 Quote of my life : Fournir ma contribution aux autres est ma philosophie. Et la vôtre? Si vous avez lu ce T.P. et que vous avez des remarques à faire, n'hésiter pas et écrivezmoi à l'adresse suivante : Ce dossier contient : [email protected] Un dossier élève (pages 4 à ) Un dossier prof (pages à ) Un dossier ressource (page à ) Un transparent (page ) Adresse Professionnel : Professeur de Génie électrique Lycée Jean GUEHENNO Rue pierre Huet FLERS (Adresse valable jusqu'au 30/06/2004) Page 2 sur 12

3 TP N 11 Le Disjoncteur magnétothermique Niveau : T ale BEP ELEC Lieu : Salle de mesure Durée : 4 heures LIAISON AU RÉFÉRENTIEL Organisation : groupe ½ classe, travail par binôme PRÉREQUIS Les élèves doivent être capables : OBJECTIFS Les élèves devront être capables de : Apprendre à (savoir intégré) Apprendre à (savoir actif) NIVEAU D'APPRENTISSAGE Active MÉTHODE Page 3 sur 12

4 B.E.P. ELEC EP3 MESURES ET ESSAIS MESURES ET ESSAIS DOSSIER PÉDAGOGIQUE TP N 11 Le Disjoncteur magn étothermique Objectif : Étudier le fonctionnement d'un disjoncteur magnétothermique Matériel : 1 Disjoncteur Magnétothermique 2A Courbe C 1 Ampèremètre 1 chronomètre Documents : Formulaire Cours de technoschéma Cours de mesures et essais Secteur : Salle de mesure et d'essais Durée : 4 heures Nom, Prénom : Classe, Groupe : Page 4 sur 12

5 TP 11 Le Disjoncteur magnétothermique 1. Partie Théorique : Puissance en monophasé Le moteur monophasé d'une machine à laver consomme 5 A sous une tension de 230 V 50 Hz. Son facteur de puissance est de 0, Calculer la puissance apparente du moteur Calculer la puissance active absorbée par le moteur Calculer la puissance réactive absorbée par le moteur Calculer l'énergie électrique consommée pour un fonctionnement ininterrompu de 2 h Le prix du kwh étant à 0,0955.kWh 1, calculer le coût de ce fonctionnement. 2. Partie théorique : Résistance d'un conducteur On utilise un câble 2 x 1.5 mm² de résistance R = 1,133 Ω par conducteur pour alimenter un radiateur de caractéristiques nominales P = 1500 W et U = 230 V On donne la résistivité du cuivre : ρ = 1, Ωm 2.1. Calculer la longueur du câble Calculer l'intensité nominale en ligne pour alimenter le radiateur Calculer la puissance perdue par effet joule dans le câble Calculer la chute de tension en volts puis en % dans le câble pour alimenter ce radiateur. Page 5 sur 12

6 3. Partie théorique : Luminaire Un luminaire est constitué de 3 lampes à incandescence, identiques, montés en parallèle. Le luminaire absorbe un courant de 0,783 A sous une tension de 230 V Calculer la puissance absorbée par le luminaire Calculer la puissance absorbée par une lampe Calculer l'intensité du courant circulant dans 1 lampe à incandescence 3.4. Calculer l'impédance d'une lampe Après un changement d'une lampe, le courant absorbé par le luminaire est de 0,957 A Calculer l'intensité du courant circulant dans la nouvelle lampe 3.6. Calculer la puissance de la nouvelle lampe 4. Partie pratique : Étude du temps de déclenchement d'un disjoncteur magnétothermique Nous allons nous intéresser au temps de déclenchement d'un disjoncteur utilisé dans les tableaux de distribution. Pour cela, nous allons tracer la courbes t = f(i), t étant le temps de déclenchement lorsqu'on y fait circuler un courant I Schéma de montage 230 V 50 Hz Modifier ce montage afin de mesurer le courant absorbé par le disjoncteur 4.2. Nous allons effectuer des essais entre In et 12 In (12 points de mesures environs). Pour chaque valeur de courant, calculer la résistance de la charge qui permet d'obtenir ce courant Préparer le tableau de mesure afin de permettre de tracer la courbe demander. Pour cela aidezvous du tableau cidessous qui permet de connaître la valeur Page 6 sur 12

7 de la résistance en fonction du pourcentage de la charge. Vous indiquerez la valeur du % de la charge utiliser % de la charge Valeur de la résistance % de la charge Valeur de la résistance 100 % 12,4 Ω 95 % 12,7 Ω 90 % 13,5 Ω 85 % 14,4 Ω 80 % 15,4 Ω 75 % 16,4 Ω 70 % 17,2 Ω 65 % 18,4 Ω 60 % 19,9 Ω 55 % 22 Ω 50 % 24 Ω 45 % 27 Ω 40 % 30 Ω 35 % 34,1 Ω 30 % 40 Ω 25 % 47,9 Ω 20 % 60,5 Ω 15 % 79,7 Ω 10 % 119 Ω 5 % 250 Ω 4.4. Préparez votre montage et montrez le à votre professeur Effectuer les mesures demander en commencent par le courant le plus élevé Tracer la courbe et commentezla. Page 7 sur 12

8 B.E.P. ELEC EP3 MESURES ET ESSAIS MESURES ET ESSAIS DOSSIER PROFESSEUR TP N 11 Le Disjoncteur magn étothermique Objectif : Étudier le fonctionnement d'un disjoncteur magnétothermique Matériel : 1 Disjoncteur Magnétothermique 2A Courbe C 1 Ampèremètre 1 chronomètre Documents : Formulaire Cours de technoschéma Cours de mesures et essais Secteur : Salle de mesure et d'essais Durée : 4 heures Nom, Prénom : Classe, Groupe : Page 8 sur 12

9 TP 11 Le Disjoncteur magnétothermique 1. Partie Théorique : Puissance en monophasé Le moteur monophasé d'une machine à laver consomme 5 A sous une tension de 230 V 50 Hz. Son facteur de puissance est de 0, Calculer la puissance apparente du moteur. S = UI = = 1, S = 1,15 kva 1.2. Calculer la puissance active absorbée par le moteur. P a = UI cos ϕ = ,75 = 863 P a = 863 W 1.3. Calculer la puissance réactive absorbée par le moteur S² = P² + Q² Q = S P = ( 1,15.10 ) 863 = 760 Q = 760 var 1.4. Calculer l'énergie électrique consommée pour un fonctionnement ininterrompu de 2 h. W = P.t = = 1, W = 1,73 kwh 1.5. Le prix du kwh étant à 0,0955.kWh 1, calculer le coût de ce fonctionnement. Prix = coût W = 0,0955 1,73 = Prix = 16,5 c 2. Partie théorique : Résistance d'un conducteur On utilise un câble 2 x 1.5 mm² de résistance R = 1,133 Ω par conducteur pour alimenter un radiateur de caractéristiques nominales P = 1500 W et U = 230 V On donne la résistivité du cuivre : ρ = 1, Ωm 2.1. Calculer la longueur du câble. R.s 1,13 1,5.10 = 8 1,7.10 L R = ρ L = s ρ L = 99,7 m 6 = 99,7 Page 9 sur 12

10 2.2. Calculer l'intensité nominale en ligne pour alimenter le radiateur. P = UI cos ϕ I = P U cosϕ I = 6,52 A = = 6, Calculer la puissance perdue par effet joule dans le câble. P j = 2 RI² = 2 1,133 6,52² = 96,4 P j = 96,4 W 2.4. Calculer la chute de tension en volts puis en % dans le câble pour alimenter ce radiateur. 3. Partie théorique : Luminaire U = 2RI = 2 1,133 6,52 = 14,8 U = 14,8 V U 14,8 U% = = =6,42% U 230 U% = 6,42 % Un luminaire est constitué de 3 lampes à incandescence, identiques, montés en parallèle. Le luminaire absorbe un courant de 0,783 A sous une tension de 230 V Calculer la puissance absorbée par le luminaire. P = UI cos ϕ = 230 0,783 = 180 P = 180 W 3.2. Calculer la puissance absorbée par une lampe. P 180 P lampe = = = P lampe = 60 W 3.3. Calculer l'intensité du courant circulant dans 1 lampe à incandescence P = UI cos ϕ I = 3.4. Calculer l'impédance d'une lampe P U cosϕ I = 261 ma = = Page 10 sur 12

11 U 230 U = ZI Z = = I Z = 881 Ω = 881 Après un changement d'une lampe, le courant absorbé par le luminaire est de 0,957 A Calculer l'intensité du courant circulant dans la nouvelle lampe I 2 = I = 0, = 0,435 I 2 = 435 ma 3.6. Calculer la puissance de la nouvelle lampe P = U I 2 = = 100 P = 100 W 4. Partie pratique : Étude du temps de déclenchement d'un disjoncteur magnétothermique Nous allons nous intéresser au temps de déclenchement d'un disjoncteur utilisé dans les tableaux de distribution. Pour cela, nous allons tracer la courbes t = f(i), t étant le temps de déclenchement lorsqu'on y fait circuler un courant I Schéma de montage 230 V 50 Hz Modifier ce montage afin de mesurer le courant absorbé par le disjoncteur 4.2. Nous allons effectuer des essais entre In et 12 In (12 points de mesures environs). Pour chaque valeur de courant, calculer la résistance de la charge qui permet d'obtenir ce courant Préparer le tableau de mesure afin de permettre de tracer la courbe demander. Pour cela aidezvous du tableau cidessous qui permet de connaître la valeur de la résistance en fonction du pourcentage de la charge. Vous indiquerez la valeur du % de la charge utiliser Page 11 sur 12

12 % de la charge Valeur de la résistance % de la charge Valeur de la résistance 100 % 12,4 Ω 95 % 12,7 Ω 90 % 13,5 Ω 85 % 14,4 Ω 80 % 15,4 Ω 75 % 16,4 Ω 70 % 17,2 Ω 65 % 18,4 Ω 60 % 19,9 Ω 55 % 22 Ω 50 % 24 Ω 45 % 27 Ω 40 % 30 Ω 35 % 34,1 Ω 30 % 40 Ω 25 % 47,9 Ω 20 % 60,5 Ω 15 % 79,7 Ω 10 % 119 Ω 5 % 250 Ω 4.4. Préparez votre montage et montrez le à votre professeur Effectuer les mesures demander en commencent par le courant le plus élevé Tracer la courbe et commentezla. Page 12 sur 12