TP N 1- SERIE 4 POSTE N 5 ET 6

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1 SECATEUR ELECTRONIQUE Etude d'une chaîne de conversion d'énergie (chargeur d'accu) OBJECTIFS. TP N 1- SERIE 4 POSTE N 5 ET 6 1-1) Ce que je vous demande de faire! Etudier la chaîne fonctionnelle de conversion d'énergie Observer les formes d'ondes aux bornes de chaque bloc fonctionnel. Exploiter les chronogrammes et mesurer les grandeurs électriques importantes. Evaluer les caractéristiques et les performances du chargeur. Justifier le choix de certains composants. 1-2) Ce que vous devez me rendre! Un compte-rendu de TP par groupe. 1-3) Ce que vous devriez connaître avant ce TP! Cours sur les caractéristiques et les lois des courants alternatifs. Utilisation des appareils de mesure. 1-4) Ce que vous devriez connaître après ce TP! Caractéristiques d'un transformateur, incidence sur les formes d'onde. Caractéristiques d'un redresseur double alternance, incidence sur les formes d'onde. Détection du courant de charge, visualisation. Formes d'onde à vide et en charge, incidence de la charge d'un accumulateur. Fonctionnement et caractéristiques d'un accumulateur. A VOTRE DISPOSITION. 2-1) Documentation disponible Dossier technique du sécateur électronique PELLENC. 2-2) Matériel nécessaire Chargeur et plaquette du Sécateur PELLENC. Rhéostat de charge Multimètres numériques MX40 et MX512. Oscilloscope. Chargeur d accumulateur Page 1/5 Sécateur électronique

2 Présentation du Système. L'équipement "Sécateur électronique PELLENC" comporte les trois parties suivantes : Le sécateur, outil à commande et motorisation électrique. La mallette, source d'énergie électrique et contrôle électronique. Le chargeur, bloc secteur permettant la recharge des accumulateurs. Le système comporte les deux chaînes de conversion d'énergie suivantes : Secteur 230V accumulateurs Ni-Cd 24V=. (L'étude porte sur cette chaîne). Accumulateurs moteur à courant continu cisaille mécanique. La première chaîne intervient lorsque le sécateur n'est pas en service. L'objectif est de stocker suffisamment d'énergie électrique dans les accumulateurs pour assurer l'autonomie du sécateur pendant une journée de travail sur le site d'utilisation. La deuxième chaîne intervient lorsque le sécateur est en service. L'objectif est de substituer l'énergie électromécanique à l'énergie musculaire dans le travail de taille des sarments de vigne. Analyse fonctionnelle. LIMITATION EN COURANT FP3 PROTECTION ADAPTATION REDRESSEMENT FP5 FP1 FP2 VISUALISATION 230V Us VDM DE LA CHARGE VCM FP4 La figure ci-dessus représente le schéma fonctionnel (ou schéma bloc) du chargeur. La figure donnée en annexe 1 représente le schéma structurel (ou schéma électrique) du chargeur, faisant apparaître l'interconnexion réelle des composants électroniques utilisés. Q1. A l'aide de crayons de couleur, identifier, repérer et délimiter sur le schéma structurel du chargeur les différents blocs apparaissant dans le schéma fonctionnel (à faire sur feuille réponse, annexe 1). Mesures et Relevés expérimentaux. Au cours de la première série d'essais, le chargeur sera connecté à un rhéostat (charge résistive pure). Ceci permettra d'appréhender plus facilement les phénomènes, d'interpréter les mesures et d'effectuer des rapprochements avec les formules vues en cours. Puis le chargeur sera relié à sa mallette d'accumulateurs (force contre électromotrice pure). Les formes d'ondes seront très différentes et plus difficiles à interpréter. C'est le mode de fonctionnement normal de cet appareil. Chargeur d accumulateur Page 2/5 Sécateur électronique

3 Mesures préliminaires. Q2/ Le chargeur est débranché, donc hors-tension. Mesurer directement la valeur résistive R Sh du shunt ampéremétrique situé entre les bornes 4 et 5. La valeur mesurée est-elle compatible avec les données du schéma structurel? Q3/ Le chargeur est branché au secteur et fonctionne à vide (borne 1 à 2) Relever à l aide de l oscilloscope la tension U So au secondaire du transformateur (U So : tension à vide). Reproduire l oscillogramme sur votre compte rendu. En déduire la valeur crête à crête, la valeur maximale, efficace de U So et la fréquence de ce signal. Essais sur Charge Passive (Rhéostat). Choisir un rhéostat de charge et le régler à sa valeur maximale. Effectuer la vérification avec un ohmmètre. Relier le circuit d'utilisation du chargeur (bornes rouge et noire) au rhéostat, et placer un ampèremètre en série Relier l'oscilloscope et le voltmètre aux bornes de sortie du chargeur, et régler les appareils de mesure. Appeler le professeur pour effectuer un contrôle du câblage avant mise sous tension du chargeur. Toute fausse manœuvre peut entraîner sa mise en court-circuit et la destruction du fusible de protection (type 2A / 250V). Q4/ Pour un courant de 500 ma ( LED allumée) Agir sur le curseur du rhéostat afin de régler le courant moyen à 500 ma. Visualiser les ondes U S,VcM, V CD (aux bornes du shunt) et V DM (sur la sortie) à l'oscilloscope, et les représenter sur le chronogramme 1 de la feuille réponse 2. Graduer les axes avec les valeurs caractéristiques. montage, et reporter les dans le tableau 1 (feuille réponse 1). Relever l'onde de courant I S (à l'aide d'une sonde de courant) au secondaire du transformateur, en synchronisme avec Us et. reproduire l oscillogramme sur la feuille réponse en précisant toutes indications numériques utiles. Q5/ Pour un courant de 100 ma ( LED éteinte) Agir sur le curseur du rhéostat afin de régler le courant moyen à 100 ma. montage, et reporter les dans le tableau 2 (feuille réponse 1). Indiquer si les formes des ondes relevées à la question précédente (Us, VcM, V CD et V DM ) ont changée. Essais sur Charge Active (Accumulateurs Ni-Cd). Le rhéostat et l'ampèremètre sont retirés du circuit, et rangés dans leurs armoires. La mallette d'accumulateurs est connectée au chargeur Visualiser les ondes Us, VcM, V CD (aux bornes du shunt) et V DM (sur la sortie) à l'oscilloscope, et les représenter sur le chronogramme 1 de la feuille réponse 2. Graduer les axes avec les valeurs caractéristiques. montage, et reporter les dans le tableau 3 (feuille réponse 1). Relever l'onde de courant I S (à l'aide d'une sonde de courant) au secondaire du transformateur, en synchronisme avec Us et reproduire l oscillogramme sur la feuille réponse en précisant toutes indications numériques utiles. Chargeur d accumulateur Page 3/5 Sécateur électronique

4 Exploitation des mesures. Transformateur Q6.1. Quel est le rôle du transformateur? Calculer le rapport de transformation à vide : m= U so /U P, à partir des mesures effectuées en Q51. Q6.2. Calculer la chute de tension U/U (en %) au secondaire du transformateur U U S U = lorsque le chargeur débite 0,5A dans le rhéostat, suivant la formule ci-contre : U U So So 100 Q7.1 Quel est le rôle du redresseur? Quel est le nom du dispositif utilisé? Q7.2 Comment appelle-t-on le type d'onde obtenu à la sortie de ce dispositif? Q7.3 Quelles sont les valeurs maximale V ( DM et minimale V DM de cette onde de tension? Q7.4 Quelle est la période de l'onde de tension V DM? En déduire la fréquence de l'ondulation. Shunt Sur forte charge résistive ( I A D 0, 5 ). Q8.1 En comparant les ondes U S et I S relevées en Q52.1, peut-on en conclure qu'à tout instant : u R i ( t ) = ( t )? Q8.2 Le système "Chargeur + Rhéostat" peut il être considéré comme un circuit électrique linéaire? Q8.3 Compte tenu des valeurs moyennes V CD et I D mesurées en Q53.2, calculer la valeur R Sh du shunt. Q8.4 Comparer avec la valeur mesurée à l'ohmmètre en Q51.1. Conclusion? Sur charge active F.C.E.M./ accumulateurs ( I A D 0, 5 ). Q8.5 En comparant les ondes U S et I S relevées en Q53.4, peut-on en conclure qu'à tout instant : u R i ( t ) = ( t )? Q8.6 Le système "Chargeur + Accumulateurs" peut il être considéré comme un circuit électrique linéaire? Q8.7 Evaluer le pic d'intensité I D d'après l oscillogramme relevé enq5.3. Q8.8 Sur le chronogramme, préciser les instants correspondant à la charge de l'accumulateur. Mesure et limitation de courant. Q8.9 Expliquer le principe de fonctionnement du shunt, permettant la mesure du courant I D. Q8.10 Pourquoi peut on dire qu'il permet de limiter le courant de sortie I D? Visualisation Q9.1 Expliquer le rôle et le fonctionnement de la visualisation. Q9.2 La LED ne s'allume pas si la tension à ses bornes est inférieure à 2V. A quelle intensité I D cela correspond t il? Protection Q10.1 Quels sont le nom et les caractéristiques du dispositif de protection utilisé dans le chargeur? Q10.2 Expliquer le rôle et le fonctionnement de la protection. Q10.3 Evaluer l'intensité de sortie maximale obtenue en cas de court-circuit des bornes D et M. Q10.4 Conclusion : le calibre du fusible de protection vous semble t il bien choisi? Chargeur d accumulateur Page 4/5 Sécateur électronique

5 ANNEXE 1 SCHEMA STRUCTUREL DU CHARGEUR NI-CD DU SECATEUR TR Borne 1 (Verte) PD2 R Shunt F2A L 230V U P U S Borne 4 (Jaune) 12Ω 12Ω Borne 5 (Rouge) +24V N Borne 2 (Verte) V CM 220Ω V CD LED Borne 3 et 6 (Noire) V DM Accus Ni-Cd Masse Chargeur d accumulateur Page 5/5 Sécateur électronique