TP N 1 Génératrice à courant continu

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1 Université de TOULON du VAR Noms Prénoms : Institut Universitaire de Technologie Licence professionnelle Techniques de conversion des énergies renouvelables Maitriser Intégrer les Energies Date : Prépa : /4 TP : /1 Rapp : : /6 Total : /2 TP N 1 à courant continu PREPARATION : Rappeler les formules qui permtent d obtenir, pour une génératrice à courant continu : - La valeur de la force électromotrice à circuit ouvert E, en fonction de la constante de flux K de la 1 p 2π a vitesse angulaire de rotation Ω ( K (Wb) N Φ ) - La valeur du moment du couple électromagnétique T em en fonction de K du courant débité I a - La valeur de la tension de sortie U a en fonction de E de la résistance interne R a - Le moment du couple réel T abs absorbé par la génératrice quand on utilise une machine ance. - Le rendement de la génératrice à pleine charge si l on considère que les pertes par eff Joule dans l inducteur se calculent par P JS U N La plaque signalétique de la génératrice à l essai indique : Marque : Type : Vitesse : Tension : Courant d induit : Courant d inducteur : Puissance utile : LEROY-SOMER dérivation n 1 5 tr/mn U a 22 V I a 1 A I exg,6 A P u 2 25 W Le courant d excitation du moteur d entrainement est de I exm,8a Garnero IE-TCER-TP-1b.doc

2 TP n 1 à courant continu EXPERIMENTATION :.1 ) ESSAIS A CIRCUIT OUVERT : Il s agit de la première approche où l on analyse comment évolue la tension de sortie quand la génératrice ne débite pas : - d une part en fonction de la fréquence de rotation, à excitation constante, - d autre part en fonction du courant d excitation, à vitesse constante. Réaliser le montage ci-dessous puis relever tracer sur papier millimétré, les deux caractéristiques de réglage de la tension à circuit ouvert Inducteur 3 pôles auxiliaires de commutation (anti-parasite) i a Plaques à bornes V 1 u a Rh A2 + - A.T.V. 23 V ~ Auto transformateur variable Réglage de la vitesse de rotation U f(n) à,6 A i a pour n allant de à 1 8tr/mn 1 ) Déterminer les valeurs que l on va choisir pour n tracer un tableau qui pourra contenir ces valeurs. 2 ) Mtre en marche, puis régler Rh pour que l ampèremètre indique i exm,8 A 3 ) Mtre en marche l ATV, puis le régler pour que l ampèremètre A 2 indique,6 A 4 ) Mtre en marche puis la régler pour que le tachymètre indique la valeur désirée puis noter la valeur de U a sur le voltmètre V 1. 5 ) Reprendre la mesure précédente jusqu à ce que la vitesse atteigne 1 8tr/mn. Ensuite ramener à zéro, puis ramener l ATV à zéro, enfin, en dernier lieu, couper. 6 ) Tracer la caractéristique demandée vérifier si tous les points relevés sont convenables. S il y a lieu, refaire la mesure pour les points suspects Réglage de l excitation U g( ) à n 1 5 tr/mn i a pour allant de à,8a 1 ) Déterminer les valeurs que l on va choisir pour tracer un tableau qui pourra contenir ces valeurs. 2 ) Mtre en marche, puis régler Rh pour que l ampèremètre indique i exm,8a 3 ) Mtre en marche puis la régler pour que le tachymètre indique n 1 5 tr/mn 4 ) Mtre en marche l ATV, augmenter jusqu au maximum prévu puis revenir à zéro ceci afin de stabiliser le cycle d hystérésis magnétique de la génératrice. Noter la valeur de U a lorsque. Augmenter le courant par l intermédiaire de l ATV jusqu à ce que la première valeur prévue soit atteinte. Garnero IE-TCER-TP-1b.doc

3 TP n 1 à courant continu Attention les variations de doivent être monotones. Il ne faut pas revenir en arrière pour ajuster les valeurs, si la valeur prévue est légèrement dépassée, on note la valeur réellement atteinte. 5 ) Reprendre la mesure précédente jusqu à ce que le courant d excitation atteigne,8 A. 6 ) Reprendre les mesures précédentes, par valeurs décroissantes, jusqu à zéro. Ensuite ramener à zéro, enfin en dernier lieu couper. 7 ) Tracer la caractéristique demandée par valeurs croissantes décroissantes. Vérifier si tous les points relevés sont convenables. S il y a Commenter vos résultats. Que peut-on dire de chacune de ces deux courbes? 2 ) ESSAI EN CHARGE EN EXCITATION SEPAREE C essai perm de voir comment se comporte la tension de sortie quant on fait débiter du courant à la génératrice. On mesure également le couple mécanique subi par l arbre. Réaliser le montage ci-dessous puis relever tracer sur papier millimétré, les deux caractéristiques de tension de couple à vitesse de rotation constante. Poids de la masse mobile P 2 N T abs P x l i a A 3 P V 1 u Plan résistif 23 V 4 kw Charge Rh A A.T.V. 23 V ~ Auto transformateur variable Pour i a allant de à 1 A U f(i a ) à T abs g(i a ),6 A n 1 5tr/mn valeurs de l essai. Vérifier l équilibrage de la barre dynamométrique. 2 ) Mtre en marche, puis régler Rh pour que l ampèremètre indique i exm,8 A 3 ) Mtre en marche puis la régler pour que le tachymètre indique n 1 5 tr/mn. 4 ) Mtre en marche l ATV, puis le régler pour que l ampèremètre A 2 indique,6 A 5 ) Noter la valeur de la tension U du moment du couple T abs, le courant étant encore nul. Mtre en marche le plan de charge pour obtenir la première valeur de i a sur l ampèremètre A 3. Relever les valeurs de U de Tabs. (vérifier que i ex n ont pas changé, corriger s il y a lieu) 6 ) Reprendre la mesure précédente jusqu à ce que la valeur nominale du courant soit atteinte. Ensuite ramener le plan de charge à zéro, puis l ATV à zéro, ensuite à zéro, enfin, en dernier, couper. Garnero IE-TCER-TP-1b.doc

4 TP n 1 à courant continu Exploitation des résultats : Relever les caractéristiques demandées. 1 ) Chute de tension, modélisation. Mesurer la tension entre la valeur à circuit ouvert la valeur en charge nominale. Exprimer le résultat en pourcentage de la tension en charge. Assimiler la courbe de la tension à une droite, en déduire la force électromotrice la résistance interne. 2 ) Rendement en appliquant a η déterminer la courbe de rendement η f(i a ) pour I a allant ( T Ω + U I ) abs U I 3 ) REGULATION DE TENSION N exg de à 1A. Tracer cte courbe. Commentez vos résultats. Le montage est identique au précédent, mais le but est de voir comment il faut régler l excitation pour que la tension de sortie en charge reste constante. On relèvera les deux courbes : Pour i a allant de à 1 A I exg f(i a ) à T abs g(i a ) valeurs de l essai. Vérifier l équilibrage de la barre dynamométrique. 2 ) Mtre en marche, puis régler Rh pour que l ampèremètre indique i exm,8 A 3 ) Mtre en marche puis la régler pour que le tachymètre indique n 1 5tr/mn 4 ) Mtre en marche l ATV, puis le régler pour que l ampèremètre V 1 indique U a 22 V 5 ) Noter la valeur du courant du moment du couple T abs, le courant étant encore nul. Mtre en marche le plan de charge pour obtenir la première valeur de i a sur l ampèremètre A 3. Augmenter L ATV pour que la tension U a remonte à 22 V. Relever les valeurs de de Tabs. (vérifier que u a n ont pas changé, corriger s il y a lieu) 6 ) Reprendre la mesure précédente jusqu à ce que le courant atteinte I a 1 A. Ensuite ramener le plan de charge à zéro, puis l ATV à zéro, ensuite à zéro, enfin, en dernier, couper. Exploitation des résultats : Relever les caractéristiques demandées. Pour 3 valeurs de votre choix, calculer la valeur du rendement de la génératrice. Commentez vos résultats. U a 22 V n 1 5 tr/n 4 ) ESSAI EN CHARGE EN EXCITATION DERIVATION Afin de rendre la génératrice autonome (sans avoir besoin d une source pour fournir I exg ) on la fait fonctionner en auto excitation. Dans un premier temps on vérifiera l auto-amorçage, ensuite on relèvera les deux caractéristiques de tension de couple à vitesse de rotation constante sans toucher au rhéostat d excitation. Pour i a allant de à 1 A U f(i a ) à T abs g(i a ) R H2 cte n 1 5tr/mn Garnero IE-TCER-TP-1b.doc

5 Poids de la masse mobile P 2 N T abs P x l i a TP n 1 à courant continu A 3 P A 2 Rh 2 Plan résistif V 1 u 23 V 4 kw Rh 1 Charge u Amorçage Auto-amorçage : On commence à R H2 réglée au maximum de résistance. 1 ) Mtre en marche, puis régler Rh 1 pour que l ampèremètre indique i exm,8 A 2 ) Mtre en marche puis la régler pour que le tachymètre indique n 1 5tr/mn 3 ) Observer sur V 1 la tension U. Diminuer progressivement le rhéostat R H2 jusqu à ce que la génératrice s amorce. Si la tension de la génératrice augmente pas quand on diminue R H2, permuter les bornes de l excitation ( ). Ensuite, régler le rhéostat R H2 pour que A 2 indique un courant,6 A lorsque la charge est pas branchée. Remarque : Si l amorçage se produit sans qu il soit nécessaire de permuter les bornes, il est bon d observer quand même ce phénomène. Pour cela, il faut arrêter le moteur, permuter les bornes, remtre en marche. Après avoir observer, remtre l excitation dans le bon sens. Essai en charge : valeurs de l essai. Vérifier l équilibrage de la barre dynamométrique Vérifier que R H2 soit au maximum. 2 ) Mtre en marche, puis régler Rh pour que l ampèremètre indique i exm,8 A 3 ) Mtre en marche puis la régler pour que le tachymètre indique n 1 5 tr/mn. 4 ) Diminuer progressivement le rhéostat R H2 jusqu à ce que la génératrice s amorce, puis le régler pour que l ampèremètre A 2 indique,6 A 5 ) Noter la valeur de la tension U du moment du couple T abs, le courant étant encore nul. Mtre en marche le plan de charge pour obtenir la première valeur de i a sur l ampèremètre A 3. Relever les valeurs de U de Tabs. (vérifier que n ont pas changé, corriger s il y a lieu) 6 ) Reprendre la mesure précédente jusqu à ce que la valeur nominale du courant soit atteinte. Ensuite ramener le plan de charge à zéro, ensuite à zéro, enfin, en dernier, couper. Relever les caractéristiques demandées. On utilisera les mêmes repères que ceux du 2 pour comparer. 1 ) Chute de tension Comparer la chute de tension à celle obtenue précédemment. Commenter. 2 ) Rendement en appliquant U I a η déterminer la courbe de rendement η f(i a ) pour I a allant ( T Ω ) abs Non Amorçage de à 1A. Tracer cte courbe. Commenter vos résultats. Garnero 5 MIE-TCER-TP-1b.doc