TP N 15 : Le transformateur monophasé DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES MOYEN DURÉE. Page 1 sur

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1 TP N 15 : Le transformateur monophasé DÉOLEMENT DE LA SÉANCE TITE ACTIVITÉS POF ACTIVITÉS ÉLÈVES MOYEN DÉE Fin du T.P. { 4 heures} Page 1 sur 13

2 Tableau de comité de lecture Date de lecture Lecteurs Observation emarques rédacteur Date modifications 10 mars 2004 COCHET David Première écriture et réaménagements mineurs 10 mars 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 n dossier élève (pages 4 à ) n dossier prof (pages à ) n dossier ressource (page à ) n transparent (page ) Adresse Professionnel : Professeur de Génie électrique Lycée Jean GEHENNO ue pierre Huet FLES (Adresse valable jusqu'au 30/06/2004) Page 2 sur 13

3 TP N 15 Le transformateur monophasé Niveau : T ale BEP ELEC Lieu : Salle de mesure Durée : 4 heures LIAISON A ÉFÉENTIEL Organisation : groupe ½ classe, travail par binôme PÉEQIS Les élèves doivent être capables : OBJECTIFS Les élèves devront être capables de : Apprendre à (savoir intégré) Apprendre à (savoir actif) NIVEA D'APPENTISSAGE Active MÉTHODE Page 3 sur 13

4 B.E.P. ELEC EP3 MESES ET ESSAIS MESES ET ESSAIS DOSSIE PÉDAGOGIQE TP N 15 Le transformateur monophas é Objectif : Matériel : 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 13

5 TP 15 Le transformateur monophasé (rappel) 1. Partie Théorique : Circuit alimenté par un courant continu On donne 3 résistances identiques : 230 V, 1 kw Différents couplages des résistances : Fig. 2 Fig. 1 Fig. 3 Fig Calculer la résistance équivalent eq1 pour l'association de la figure Calculer la résistance équivalent eq2 pour l'association de la figure Calculer la résistance équivalent eq3 pour l'association de la figure Calculer la résistance équivalent eq4 pour l'association de la figure Pour quelle association des résistances la puissance dissipée estelle maximale, calculer la valeur de cette puissance Pour quelle association des résistances la puissance dissipée estelle minimale, calculer la valeur de cette puissance. Page 5 sur 13

6 2. Partie théorique : Association de résistance Cas n 1 Cas n 2 A I A I B B = 30 Ω 2.1. Calculer la résistance équivalente dans le cas du couplage n Calculer la résistance équivalente dans le cas du couplage n Calculer le courant I débité par la source dans chaque cas si la tension d'alimentation est de 400 V 2.4. Calculer la puissance joule mise en jeu dans chaque cas 3. Partie théorique : Circuit parcouru par un courant alternatif ne installation d'éclairage comprend : 100 tubes fluorescents de 40 W chacun, cos ϕ 1 = 0,4 (non compensé) 3.1. Calculer la puissance totale de l'installation 3.2. Calculer l'intensité en ligne 3.3. On veut passer d'un cos ϕ 1 de 0,4 à un cos ϕ 2 de 0,9. Calculer la valeur de la puissance réactive du condensateur à installer 3.4. Calculer la valeur du condensateur 3.5. Calculer la nouvelle valeur du courant en ligne 3.6. Indiquer, d'après les résultats des questions 3.2 et 3.5, l'avantage d'avoir un cos ϕ le plus proche de 1. Page 6 sur 13

7 4. Partie pratique : Le transformateur monophasé On va réétudier le transformateur monophasé, soit le montage suivant : 4.1. Ajouter les appareils nécessaire sur le schéma afin de calculer les valeurs suivantes : 1 : Tension primaire 2 : tension secondaire I 1 : courant primaire I 2 : courant secondaire P 1 : puissance primaire absorbée P 2 : Puissance secondaire fournit cos ϕ 1 : Facteur de puissance η : rendement du transformateur 4.2. Indiquer les formules utilisées afin de calculer les valeurs que vous ne pouvez mesurer directement 4.3. Préparer un tableau de mesure afin de relevé vos mesures 4.4. Effectuer votre montage et vos mesures 4.5. Tracer la courbe η= f (P 2 ) Indiquer pour quelle valeur de P 2 vous avez le rendement maximal 4.7. Pour cette valeur de P 2, calculer la puissance apparente primaire du transformateur et comparer par rapport à l'indication donnée par le constructeur. Page 7 sur 13

8 B.E.P. ELEC EP3 MESES ET ESSAIS MESES ET ESSAIS DOSSIE PÉDAGOGIQE TP N 15 Le transformateur monophas é Objectif : Matériel : 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 13

9 TP 15 Le transformateur monophasé (rappel) 1. Partie Théorique : Circuit alimenté par un courant continu On donne 3 résistances identiques : 230 V, 1 kw Différents couplages des résistances : Fig. 2 Fig. 1 Fig. 3 Fig Calculer la résistance équivalent eq1 pour l'association de la figure 1. La résistance vaut : = = P 3 = 52, = 52,9 Ω eq1 = 3 = 3 52,9 = 158,7 eq1 = 158,7 Ω 1.2. Calculer la résistance équivalent eq2 pour l'association de la figure 2. 52,9 eq2 = = = 17,6 3 3 eq2 = 17,6 Ω 1.3. Calculer la résistance équivalent eq3 pour l'association de la figure 3. 52,9 eq3 = + = 52,9 + = 79,4 2 2 eq3 = 79,4 Ω 1.4. Calculer la résistance équivalent eq4 pour l'association de la figure 4. Page 9 sur 13

10 eq4 = = 2 52,9 52,9 2 52,9 + 52,9 eq4 = 35,3 Ω = 35, Pour quelle association des résistances la puissance dissipée estelle maximale, calculer la valeur de cette puissance. La puissance est maximale pour l'association de résistance est de valeur la plus faible P = = 2 = 3, ,6 P = 3 kw 1.6. Pour quelle association des résistances la puissance dissipée estelle minimale, calculer la valeur de cette puissance. La puissance est minimale pour l'association de résistance est de valeur la plus élevée P = = 2 = ,4 P = 666 W 2. Partie théorique : Association de résistance A I Cas n 1 Cas n 2 A I B B = 30 Ω 2.1. Calculer la résistance équivalente entre les points A et B dans le cas du couplage n 1 eq = + = = 60 eq = 60 Ω 2.2. Calculer la résistance équivalente entre les points A et B dans le cas du couplage n 2 Page 10 sur 13

11 eq = = eq = 20 Ω = Calculer le courant I débité par la source dans chaque cas si la tension d'alimentation est de 400 V Dans la charge 1 : I = 400 = = 6,67 60 eq I = 6,67 A Dans la charge 2 : I = I = 20 A = 20 eq 400 = Calculer la puissance joule mise en jeu dans chaque cas P = I = 400 6,67 = 2, P = 2,67 kw P = I = = P = 8 kw 3. Partie théorique : Circuit parcouru par un courant alternatif ne installation d'éclairage comprend : 100 tubes fluorescents de 40 W chacun, cos ϕ 1 = 0,4 (non compensé) alimenté sous une tension de 230 V 3.1. Calculer la puissance totale de l'installation 3.2. Calculer l'intensité en ligne P = = P = 4 kw P = I cos ϕ I = P = cosϕ I = 43,5 A ,4 = 43, On veut passer d'un cos ϕ 1 de 0,4 à un cos ϕ 2 de 0,9. Calculer la valeur de la puissance réactive du condensateur à installer Q = P (tan ϕ 1 tan ϕ 2 ) = (tan 66,2 tan 25,8 ) = (2,29 0,484) = 7, Q = 7,23 kvar Page 11 sur 13

12 3.4. Calculer la valeur du condensateur si ce dernier est alimenter sous 230 V Q = ² C ω C = Q ω 2 = C = 435 µf 3 7, π Calculer la nouvelle valeur du courant en ligne = P = I cos ϕ I = P = cosϕ I = 19,3 A ,9 = 19, Indiquer, d'après les résultats des questions 3.2 et 3.5, l'avantage d'avoir un cos ϕ le plus proche de 1. Le courant est réduit fortement (on a maintenant 44 % du courant initial) ce qui permet de réduire la section du câble qui alimente ces luminaires donc un coup moindre de l'installation 4. Partie pratique : Le transformateur monophasé On va réétudier le transformateur monophasé, soit le montage suivant : 4.1. Ajouter les appareils nécessaire sur le schéma afin de calculer les valeurs suivantes : 1 : Tension primaire 2 : tension secondaire I 1 : courant primaire I 2 : courant secondaire P 1 : puissance primaire absorbée P 2 : Puissance secondaire fournit cos ϕ 1 : Facteur de puissance η : rendement du transformateur 4.2. Indiquer les formules utilisées afin de calculer les valeurs que vous ne pouvez mesurer directement 4.3. Préparer un tableau de mesure afin de relevé vos mesures 4.4. Effectuer votre montage et vos mesures Page 12 sur 13

13 4.5. Tracer la courbe η= f (P 2 ) Indiquer pour quelle valeur de P 2 vous avez le rendement maximal 4.7. Pour cette valeur de P 2, calculer la puissance apparente primaire du transformateur et comparer par rapport à l'indication donnée par le constructeur. Page 13 sur 13