TP N 12 : La génératrice à courant continu DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES MOYEN DURÉE. Page 1 sur

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1 TP N 12 : La génératrice à courant continu DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES MOYEN DURÉE Fin du T.P. { 4 heures} Page 1 sur 11

2 Tableau de comité de lecture Date de lecture Lecteurs Observation Remarques rédacteur Date modifications 5 février 2004 CROCHET David Première écriture et réaménagements mineurs 5 février 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 : Crochet.david@free.fr 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 11

3 TP N 12 La génératrice à courant continu 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 11

4 B.E.P. ELEC EP3 MESURES ET ESSAIS MESURES ET ESSAIS DOSSIER PÉDAGOGIQUE TP N 12 La Gén ératrice à courant continu Objectif : Étudier la caractéristique a vide de la génératrice à courant continu Matériel : 1 génératrice à courant continu a excitation indépendante 1 Ampèremètre 1 Voltmètre 1 MAS 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 11

5 TP 12 Étude de la génératrice à courant continu 1. Partie Théorique : Circuit alimenté en alternatif Une tension monophasée 230 V / 50 Hz est appliquée à un circuit comportant en série un condensateur de 12 µf et une bobine dont la résistance est de 180 Ω et I inductance de 0,5 H Donner le schéma électrique complet 1.2. Calculer la réactance (X L ) de l inductance de la bobine 1.3. Calculer la réactance (X C ) de la capacité 1.4. Calculer l impédance (Z L ) de la bobine 1.5. Calculer l impédance (Z) de l ensemble du circuit 1.6. Calculer le déphasage (ϕ L ) entre le courant et la tension aux bornes de la bobine 1.7. Calculer le déphasage (ϕ) entre le courant et la tension aux bornes du circuit 1.8. Définir la dominante de ce circuit : Résistif, Inductif ou Capacitif. Et expliquez pourquoi 2. Partie théorique : Alternateur triphasé Un alternateur triphasé 230/400 V tétrapolaire est entraîné à 1500 tr.min 1. Chargé, il débite un courant de 650 A, son rendement est de 98% et son facteur de puissance est de 0,9 Turbine GS 230 / 400 V f =?? I = 650 A cos ϕ = 0,9 η = 98 % 2.1. Calculer la fréquence des courants générés par la génératrice synchrone (alternateur) Calculer la puissance apparente débitée en charge par l'alternateur 2.3. Calculer la puissance active débité en charge par l'alternateur Page 5 sur 11

6 2.4. Calculer la puissance utile de la turbine lorsque la génératrice synchrone débite 405 kw. 3. Partie théorique : Électronique V E R 1 I Z I 1 I B I C I S β = 20 V E = 12 V V S = 5 V V BE = 0,7 V D Z V Z I 2 R 2 V S 3.1. Calculer la valeur de la tension de la diode zéner V Z Calculer le courant de collecteur I C en admettant que le courant de base I B est de 0,2 A 3.3. Calculer la puissance dissipée dans la résistance R 2 sachant que le courant I S est nul. 4. Partie pratique : Étude de la génératrice à courant continu U= f(i e ) Proposer un schéma de montage de la génératrice à courant continu. Cette génératrice sera mise en rotation par un moteur asynchrone triphasée. Le courant d'excitation de la génératrice sera effectué par la source de tension continue variable. Et on veut mesurer la tension que produit cette génératrice. Vous devrez présenter le résultat de l'essai sous forme de courbe et la commenter. Page 6 sur 11

7 B.E.P. ELEC EP3 MESURES ET ESSAIS MESURES ET ESSAIS DOSSIER PROFESSEUR TP N 12 La Gén ératrice à courant continu Objectif : Étudier la caractéristique a vide de la génératrice à courant continu Matériel : 1 génératrice à courant continu a excitation indépendante 1 Ampèremètre 1 Voltmètre 1 MAS 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 7 sur 11

8 TP 12 Étude de la génératrice à courant continu 1. Partie Théorique : Circuit alimenté en alternatif Une tension monophasée 230 V / 50 Hz est appliquée à un circuit comportant en série un condensateur de 12 µf et une bobine dont la résistance est de 180 Ω et I inductance de 0,5 H Donner le schéma électrique complet Bobine C = 12 µf R = 180 Ω L = 0,5 H 1.2. Calculer la réactance (X L ) de l inductance de la bobine X L = L.ω = L 2π 50 = 0,5 2 3, = 157 X L = 157 Ω 1.3. Calculer la réactance (X C ) de la capacité X C = Cω 230 V 50 Hz 1 1 = , X C = 265 Ω 1.4. Calculer l impédance (Z L ) de la bobine Z L = XL Z L = 239 Ω = R + = = Calculer l impédance (Z) de l ensemble du circuit Z = R Lω = Cω , = 210 Z = 210 Ω Calculer le déphasage (ϕ L ) entre le courant et la tension aux bornes de la bobine Page 8 sur 11

9 R 180 cos ϕ L = = = 0,531 Z L 239 ϕ L = cos 1 0,531 = 70,4 ϕ L = 41, Calculer le déphasage (ϕ) entre le courant et la tension aux bornes du circuit R 180 cos ϕ = = = 0,857 Z 210 ϕ = cos 1 0,857 = 80,0 ϕ = 31, Définir la dominante de ce circuit : Résistif, Inductif ou Capacitif. Et expliquez pourquoi Le circuit est capacitif car X C est plus grand que X L. 2. Partie théorique : Alternateur triphasé Un alternateur triphasé 230/400 V tétrapolaire est entraîné à 1500 tr.min 1. Chargé, il débite un courant de 650 A, son rendement est de 98% et son facteur de puissance est de 0,9 Turbine GS 230 / 400 V f =?? I = 650 A cos ϕ = 0,9 η = 98 % 2.1. Calculer la fréquence des courants générés par la génératrice synchrone (alternateur). L'alternateur a 4 pôles, donc 2 paires de pôles f = p.n = 2 = f = 50 Hz 2.2. Calculer la puissance apparente débitée en charge par l'alternateur S = 3 UI = = S = 450 kva 2.3. Calculer la puissance active débité en charge par l'alternateur Page 9 sur 11

10 P = 3 UI.cos ϕ = ,9 = S = 405 kw 2.4. Calculer la puissance utile de la turbine lorsque la génératrice synchrone débite 405 kw. Pu = P ALT = 3 = η 0,98 Pu = 414 kw 3. Partie théorique : Électronique I 1 R 1 I C V E D Z I Z I B V Z I 2 I S β = 20 V E = 12 V V S = 5 V V BE = 0,7 V R 2 V S 3.1. Calculer la valeur de la tension de la diode zéner V Z. V Z = V S + V BE = 5 + 0,7 = 5,7 V Z = 5,7 V 3.2. Calculer le courant de collecteur I C en admettant que le courant de base I B est de 0,2 A I C = β. I B = 20 0,2 = 4 I C = 4 A 3.3. Calculer la puissance dissipée dans la résistance R 2 sachant que le courant I S est nul. P R2 = V S I 2 = V S (I B +I C ) = 5 (0,2 + 4) = 5 4,2 = 21 P R2 = 21 W 4. Partie pratique : Étude de la génératrice à courant continu U= f(i e ) Proposer un schéma de montage de la génératrice à courant continu. Cette génératrice sera mise en rotation par un moteur asynchrone triphasée. Page 10 sur 11

11 Le courant d'excitation de la génératrice sera effectué par la source de tension continue variable. Et on veut mesurer la tension que produit cette génératrice. Vous devrez présenter le résultat de l'essai sous forme de courbe et la commenter. Page 11 sur 11