T.P. N 7 : Variateur - télévariateur DÉROULEMENT DE LA SÉANCE

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1 T.P. N 7 : Variateur - télévariateur DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES MOYEN DURÉE - Lecture du T.P. Aide personnelle MEMOTECH 15 min Doc ressource - - 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 28 août 2000 CROCHET David Réaménagements mineurs 28 août 2000 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 écrivez-moi à l'adresse suivante : Ce dossier contient : crochet_david@hotmail.com Un dossier élève (pages 4 à 6) Un dossier prof (pages - à - ) Un dossier ressource (page 7 à 9) Un transparent (page - ) L'objet du message doit contenir le mot CARIM Adresse Professionnel : CROCHET David Professeur de Génie électrique Lycée Technique HIRSON (Adresse valable jusqu'au 30 juin 2001) Page 2 sur 12

3 T.P. N 7 Variateur de lumière Niveau : 1 STI GET Lieu : Platine câblage domestique Durée :? heures LIAISON AU RÉFÉRENTIEL Organisation : groupe ½ classe, travail binôme B 2 CHAPITRE 2 : Système terminal de conversion de l'énergie électrique PRÉ-REQUIS 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 S.T.I. - G.E.T. B 2 ÉLECTROTECHNIQUE INSTALLATION DOMESTIQUE DOSSIER PÉDAGOGIQUE TP N 7 VARIATEUR - T ÉL ÉVARIATEUR Objectif : - Étudier le fonctionnement de l appareillage - Étudier des appareils de mesure et de visualisation - Mettre en œuvre les appareils de gestion de l énergie - Valider le fonctionnement des appareils Matériel : - 1 variateur ; 1 télévariateur - Appareils de protection ; appareils de commande - 1 voltmètre - 1 oscilloscope ; 1 sonde différentielle de tension Documents : - Documents réponses - Dossier ressources Secteur : Salle de cours, tableau câblage domestique Durée :? heures Nom, Prénom : Classe, Groupe : Page 4 sur 12

5 Préparation 1. Principe et Intérêt 1.1. Quels avantages apportent un variateur par rapport à un interrupteur? 1.2. Quel montage vu depuis le début de l'année peut-être remplacé par un variateur? 1.3. Quels sont les restrictions qu'impose le constructeur sur le variateur au niveau des récepteurs? 1.4. Quel montage vu depuis le début de l'année peut-être remplacé par un télévariateur? 1.5. Quels sont les restrictions qu'impose le constructeur sur le télévariateur au niveau des récepteurs? 1.6. Représenter le schéma de câblage d'un variateur alimentant une lampe 1.7. Représenter le schéma de câblage du télévariateur commandé à partir d'un bouton poussoir et alimentant une lampe 2. Mise en œuvre du variateur 2.1. Réaliser le câblage du variateur avec une lampe. Lors du câblage, mettre en place le câble qui permettra d'effectuer les mesures aux bornes de la lampe. Faire vérifier le montage 2.2. Mettre sous tension. Manœuvrer le bouton tournant. Qu'observez-vous? 2.3. Mesurer les valeurs max. et min. aux bornes de la lampe en manœuvrant le bouton Sur quelle valeur agit le variateur? 2.5. Mettre le montage hors tension et remplacer le voltmètre par l'oscilloscope. Attention : L'utilisation d'une sonde différentielle isolatrice est obligatoire Faire vérifier le montage avant la mise sous tension 2.6. Observer le signal en manœuvrant le bouton tournant. Que constatez-vous? 2.7. Représenter sur les oscillogrammes la tension correspondante aux positions max. et min. du bouton tournant Calculer la fréquence du signal. Page 5 sur 12

6 2.9. Cette fréquence varie-t-elle avec la variation de luminosité? 3. Mise en œuvre du télévariateur 3.1. Mettre hors tension. Remplacer le variateur par le télévariateur. Garder le branchement de la lampe et du câble. Faire vérifier le montage avant la mise sous tension 3.2. Manœuvrer le bouton poussoir. Que constatez-vous? 3.3. Que provoque un appui court (< 0,5 seconde)? 3.4. Quel autre appareil assure la même fonction? 3.5. Que provoque un appui long (> 1 seconde)? 3.6. Pour les valeurs min. et max. de la luminosité, relever les oscillogrammes de la tension Pour les valeurs max. et min. de la luminosité, relever les valeurs efficaces de la tension à l'aide du voltmètre. 4. Comparaison et conclusion 4.1. Comparer avec le variateur Quel est le composant électronique de puissance utilisé dans ces appareils? 4.3. Quel est le calibre du disjoncteur que vous avez choisi pour alimenter le montage? 4.4. Le télévariateur contient un fusible de 5 A. Le disjoncteur risque-t-il de se déclencher? Pourquoi? Page 6 sur 12

7 Voie 1 : Voie 2 : Base de temps : Question : Voie 1 : Voie 2 : Base de temps : Question : Page 7 sur 12

8 Voie 1 : Voie 2 : Base de temps : Question : Voie 1 : Voie 2 : Base de temps : Question : Page 8 sur 12

9 S.T.I. - G.E.T. B 2 ÉLECTROTECHNIQUE INSTALLATION DOMESTIQUE DOSSIER RESSOURCE TP N 7 VARIATEUR - T ÉL ÉVARIATEUR Objectif : - Étudier le fonctionnement de l appareillage - Étudier des appareils de mesure et de visualisation - Mettre en œuvre les appareils de gestion de l énergie - Valider le fonctionnement des appareils Matériel : - 1 variateur ; 1 télévariateur - Appareils de protection ; appareils de commande - 1 voltmètre - 1 oscilloscope ; 1 sonde différentielle de tension Documents : - Documents réponses - Dossier ressources Secteur : Salle de cours, tableau câblage domestique Durée :? heures Nom, Prénom : Classe, Groupe : Page 9 sur 12

10 1. Rôle de l'appareil Le variateur est un appareil qui permet, comme son nom l'indique, de faire varier la valeur efficace de la tension aux bornes de l'appareil auquel il est connecté. S'il s'agit d'un appareil d'éclairage, cette variation de tension se traduira par une variation de la luminosité. Le télévariateur n'est autre qu'un variateur, commandé à distance depuis un ou plusieurs endroits. Exemples d'utilisation : dans une salle de séjour, un salon Rappel des organes de commande Le variateur possède son propre bouton de réglage. Le télévariateur, quant à lui, se commande à l'aide de boutons - poussoirs, et non pas d'interrupteurs. 3. Constitution Ce type d'appareil est essentiellement électronique, et donc assez fragile. Il faut être attentif au respect des précautions d'utilisation, notamment au niveau de la puissance débitée et du type de charge (voir pour cela les recommandations du constructeur). Dans tous les cas, on distingue sur cet appareil : - le circuit de commande, ( boutons - poussoirs), - le circuit de puissance, ( lampes), - le circuit d'alimentation de l'électronique interne. Certains circuits peuvent être internes à l'appareil ou avoir des fils communs. 4. Principe de fonctionnement Ces 2 appareils ont un fonctionnement basé sur le principe du gradateur : il s'agit, à partir d'une tension d'alimentation fixe, de faire varier la tension de sortie dans une large plage. Cette variation doit être aussi régulière que possible, suivant la rotation du bouton (variateur) ou l'appui sur le bouton - poussoir (télévariateur). En outre, la consommation propre de l'appareil doit être négligeable Tension de départ : le réseau La tension du réseau est alternative sinusoïdale. Tension efficace : 230 V Fréquence : 50 Hz Page 10 sur 12

11 On remarque au passage que cette tension de 230 V passe en fait de 325 V à V, soit une différence de 650 V! Mais l'énergie calorifique ou lumineuse est, pour un même appareil, directement proportionnelle à la valeur efficace de cette tension : c'est la surface représentée par la courbe et l'axe des temps (partie hachurée). La variation consiste donc à diminuer cette surface Variation de la tension : première possibilité Il parait simple d'agir sur l'amplitude de cette tension. Cela est possible avec : une résistance un transformateur un autotransformateur Pourtant, cette solution a bien des inconvénients : - Une résistance en série : la puissance dissipée par cette résistance sera considérable. - Un transformateur : la variation ne sera possible que pour une seule valeur. - Un autotransformateur : la variation sera bien possible, mais au prix d'un matériel onéreux, lourd et encombrant. Cette solution n'est donc pas à retenir dans ce cas 4.3. Variation de la tension : deuxième possibilité On agit cette fois sur le début des sinusoïdes. Cette solution est rendue possible grâce à l'utilisation d'un composant d'électronique de puissance : le triac, dont on contrôle le déclenchement en fonction du temps. C'est cette solution qui est retenue dans les variateurs Mesure d'amplitude : L'oscilloscope permet une mesure directe de l'amplitude crête - à - crête d'un signal. Exemple : le signal a une amplitude de 4 cm. Vcr. à cr. = 4 x 5 = 20 V. V à Vcr. V maxi = = 2 cr. 10 V. Page 11 sur 12

12 Signal sinusoïdal : V eff = V maxi 10 = = 7,07 V Mesure de fréquence : L'oscilloscope permet de mesurer des temps. Connaissant le temps T d'une période, on peut facilement retrouver la fréquence : F = T 1 1 [Hz] = [] s Exemple une période du signal a une largeur de 4 cm T = 4 x 5 = 20 ms 1 F = = ( ) -1 = (0,02) -1 = 50 Hz T Page 12 sur 12