Laboratoire d électricité

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1 Laboratoire d électricité 6 Redresseur Labo 6 - Redresseur - v2.docx 1 / 7 BSR, MEE /

2 1. Introduction Dans ce laboratoire vous allez vous familiariser avec la mesure de grandeurs électriques alternatives périodiques, en relation avec l alimentation alternative 50 Hz. Durée : 1 séance, 2 périodes 2. Avertissement Lors de ce labo, vous aurez l occasion d utiliser une tension alternative tirée du réseau 230 V / 50 Hz par l intermédiaire d un transformateur. Pour votre sécurité, celui-ci : abaisse la tension à env. 24 V ; isole cette source de tension du réseau 230 V. N effectuez aucune mesure sur le réseau 230 V Pour toutes les mesures de ce labo, et afin d éviter une consommation abusive de fusibles, DEBRANCHEZ le transformateur (entrée ou sortie) avant de faire la moindre modification, puis rebranchez-le APRES VERIFICATION lorsque vous êtes prêt à faire la mesure. 3. Un peu de théorie Transformateur Un transformateur est un convertisseur permettant de modifier les valeurs de tension et de courant délivrés par une source d énergie électrique alternative, en un système de tension et de courant de valeurs différentes, mais de même fréquence et de même forme. Figure 1 : Transformateur électrique UU 2 UU 1 = NN 2 NN 1 U 1 : Tension efficace au primaire U 2 : Tension efficace au secondaire N 1 : Nombre de spires au primaire N 2 : Nombre de spires au secondaire Labo 6 - Redresseur - v2.docx 2 / 7 BSR, MEE /

3 Figure 2 : Transformateur 24V, 1A de chez Musy Electotechnique Si vous ne mesurez aucun signal, il se peut qu un fusible soit défectueux ou absent. Adressez-vous à l assistant ou au professeur! Diode La diode est le composant semi-conducteur le plus simple. C est un dipôle non-linéaire et polarisé. Le sens de branchement de la diode a donc une influence sur le fonctionnement du circuit électrique. La diode ne permet le passage du courant que dans un sens (de l anode à la cathode). Figure 3 : Symbole et composant de la diode La diode 1N4007 est le composant utilisé pour ce laboratoire. Elle supporte un courant max. de 1A. Labo 6 - Redresseur - v2.docx 3 / 7 BSR, MEE /

4 Redresseur en Pont Graetz Un redresseur en Pont Graetz est un convertisseur constitué de 4 diodes, destiné à alimenter une charge en tension et courant continus (DC), à partir d une alimentation alternative (AC). Figure 4 : Redresseur (pont de Graetz) 4. Expérience 1 Visualisation de la tension du réseau 50 Hz Vous ne mesurez pas directement la tension du réseau, pour raison de sécurité. 1. Procédez à l ajustage des 2 sondes de l oscilloscope (forme du signal avec le petit tournevis, 10X et DC en entrée). 2. Dessinez le schéma COMPLET de votre circuit, avec le voltmètre et l oscilloscope, et en utilisant le symbole du transformateur indiqué plus haut. 3. Réalisez ce montage en laissant le transformateur déconnecté du réseau 230 V. 4. Si vous le souhaitez, vous pouvez demander à l assistant de vérifier votre montage avant de «mettre la prise». 5. Branchez le transformateur au réseau 230 V, et mesurez la tension à son secondaire («24V») à l aide d un multimètre. 6. Qu indique le multimètre lorsqu il est ajusté en AC? et en DC? Commentez! 7. A l oscilloscope, visualisez la forme de la tension à la sortie «24V» du transformateur. Quelle est sa valeur crête? Est-ce un beau sinus? Faites un relevé (ou une photo) et indiquezy les grandeurs principales. 8. Evaluez la valeur crête de cette tension telle qu elle est affichée à l oscilloscope, et comparez avec la valeur efficace indiquée par le multimètre? Remarques. 5. Expérience 2 Comparaison AC-DC Avec votre voisin, effectuez la manipulation suivante : 1. Branchez une ampoule et un multimètre directement aux bornes «24V» du transformateur, et branchez l autre ampoule sur l alimentation DC de laboratoire (OUT2, ajustage initial : 10 V et 1 A). Labo 6 - Redresseur - v2.docx 4 / 7 BSR, MEE /

5 2. Répartissez-vous les rôles : TCM B. Schneider et M. Etique a. L un de vous ajuste la tension d alimentation en fonction des indications de l autre. b. L autre compare la luminosité des deux ampoules sans regarder la tension indiquée par l alimentation, et indique si cette tension doit être augmentée ou diminuée, jusqu à ce que les deux ampoules aient approximativement la même luminosité. 3. Faites l exercice, et comparez les indications de tension DC (alim.) et AC (multimètre connecté au transformateur)! Pour quelle valeur DC obtenez-vous la même luminosité sur les 2 ampoules? Vous pouvez répéter l expérience en inversant les rôles. 6. Expérience 3 Redressement simple alternance Pour les manipulations suivantes, la charge (consommateur final d énergie électrique) sera une ampoule, que l on modélise par une simple résistance. Avec une simple diode, on peut déjà redresser un signal alternatif : Figure 5 : Redressement simple alternance 1. Complétez le schéma avec le voltmètre et l oscilloscope. 2. Complétez votre câblage, en utilisant exclusivement des pinces «crocodile» pour connecter la diode 1N4007. (Ses fils sont en effet trop gros pour utiliser les plaquettes d essai sans les endommager.) 3. Quelle forme de signal vous attendez-vous à observer sur la charge (faites un petit croquis)? Quelle fréquence? 4. Utilisez l oscilloscope pour confirmer, visualisez simultanément la tension au secondaire du transformateur (24 VAC) et la tension aux bornes de la charge. Labo 6 - Redresseur - v2.docx 5 / 7 BSR, MEE /

6 7. Expérience 4 Redressement simple alternance avec condensateur Les charges un tant soit peu plus complexes qu une ampoule ont en réalité besoin d une tension d alimentation réellement continue. Pour «lisser» la tension continue, on met alors un condensateur tampon, qui agit comme un réservoir d électrons et permet à la tension de ne pas retomber à zéro à chaque alternance : Figure 6 : Redressement simple alternance avec lissage 5. Mettez un condensateur électrolytique de 470 µf. Attention, les condensateurs électrolytiques sont polarisés et doivent être mis dans le bon sens. Ils peuvent exploser en cas d erreur de polarité. N hésitez pas à demander au professeur la vérification de votre montage en cas de doute. 6. Relevez l allure de la tension de sortie à l aide de l oscilloscope (faites un croquis ou une photo)! 7. Que devient la luminosité de l ampoule? Expliquez! 8. Mesurez la tension aux bornes de l ampoule à l aide du voltmètre, en DC et en AC! Est-ce que la valeur AC correspond à la tension r.m.s. de cette tension? Sinon, comment mesurer cette tension r.m.s. avec le multimètre (au moins approximativement)? Labo 6 - Redresseur - v2.docx 6 / 7 BSR, MEE /

7 8. Expérience 5 Mesure d un courant à l oscilloscope TCM B. Schneider et M. Etique 1. A votre avis, à quels moments le condensateur se charge-t-il, et à quels moments se décharget-il? 2. Comment faire pour mesurer le courant fourni par le transformateur au redresseur? Essayez de proposer une méthode et faites un schéma du montage ainsi modifié! 3. Si vous ne trouvez pas la solution, demandez l aide de l assistant ou du professeur! 4. Réalisez le montage, et observez également la forme de ce courant! Est-ce que ce vous constatez et compatible avec votre réponse à la première question de cette expérience? 9. Expérience 5 Redressement double alternance Si vous avez encore du temps disponible, répétez les expériences précédentes avec un pont Graetz, qui permet d utiliser les 2 alternances du signal d entrée. Figure 7 : Redressement double alternance : pont de Graetz Avec l oscilloscope, il n est pas possible de mettre les deux masses des sondes à 2 nœuds différents, lorsqu on souhaite visualiser 2 signaux simultanément. Vous ne pourrez donc pas visualiser simultanément le 24 VAC (sortie du transformateur) et la tension aux bornes de la charge. 1. Quelles diodes conduisent, et à quel moment? Quel forme de signal vous attendez-vous à observer sur la charge? Quelle fréquence? Quelle valeur crête? Quelle est sa valeur efficace? 2. Utilisez l oscilloscope et vérifiez vos hypothèses. 3. A nouveau, on peut lisser cette tension à l aide d un condensateur. Essayez avec un condensateur de 220 µf. 4. Répétez cette mesure avec un condensateur de 100 µf! Remarques? Labo 6 - Redresseur - v2.docx 7 / 7 BSR, MEE /