TP N 18 : Le Tube Fluorescent DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES MOYEN DURÉE. Page 1 sur Fin du T.P.

Transcription

1 TP N 18 : Le Tube Fluorescent DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES MOYEN DURÉE Fin du T.P. { 4 heures} Page 1 sur 12

2 Tableau de comité de lecture Date de lecture Lecteurs Observation Remarques rédacteur Date modifications 18 avril 2004 CROCHET David Première écriture et réaménagements mineurs 18 avril 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 12

3 TP N 18 Le Tube Fluorescent 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 12

4 B.E.P. ELEC EP3 MESURES ET ESSAIS MESURES ET ESSAIS DOSSIER PÉDAGOGIQUE TP N 18 Le Tube Fluorescent Objectif : Matériel : un tube fluorescent Un wattmètre Un ampèremètre Un voltmètre 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 12

5 TP 18 Étude du tube fluorescent 1. Partie Théorique : Association RLC R L K C U R U L U C U On donne les infos suivantes : R = 60 Ω C = 15 µf L est inconnu Essai 1 : L'interrupteur K est fermé et le circuit est sous tension. U = 24 V f = 50 Hz I = 0,122 A 1.1. Calculer Z 1.2. Calculer Lω puis L 1.3. Calculer la puissance dissipée par la résistance Essai 2 : L'interrupteur K est ouvert et le circuit sous tension U = 24 V f = 50 Hz I = 0,369 A 1.4. Calculer Z 1.5. Calculer le facteur de puissance du montage (calculer cos ϕ) 2. Partie Théorique : Moteur asynchrone triphasé Un moteur asynchrone à rotor en courtcircuit ayant les caractéristiques suivantes : 230/400 V 50 Hz 24,2 / 14 A Pu = 7,5 kw cos ϕ = 0,87 n = 2940 min 1 Page 5 sur 12

6 Résistance mesurée entre bornes (moteur couplé) : r = 0,8 Ω 2.1. Calculer la puissance absorbée (P A ) = 400 V 2.2. Calculer les pertes joules statoriques (P JS ) 2.3. Calculer la fréquence de rotation du moteur (en rad.s 1 ) 2.4. Calculer le glissement (g) du moteur 2.5. Calculer le couple utile (C n ) du moteur 3. Partie Théorique : transformateur monophasé Un transformateur monophasé ayant les caractéristiques suivantes : 230 / 24 V 50 Hz Sn = 160 VA Ce transformateur alimente un circuit de commande qui absorbe une puissance de 80 W avec un cos ϕ = 0, Calculer le rapport de transformation (m) 3.2. Sachant que l'enroulement primaire comporte 700 spire, calculer le nombre de spire de l'enroulement secondaire 3.3. Calculer l'intensité nominale des courants au secondaire (I 2N ) puis au primaire (I 1N ) 3.4. Calculer le courant débité par le secondaire du transformateur (I 2 ) lorsqu'il alimente la charge 4. Partie Pratique : Le tube fluorescent 4.1. Étude du tube sans condensateur Donner le montage (d'abord sur brouillon) du montage afin de mesure les courant, la tension et la puissance absorbé par le tube fluorescent Effectuer le montage après avoir montré votre schéma au professeur Relever les valeurs demandées Quels est la valeur de l'impédance du tube fluorescent? Page 6 sur 12

7 Calculer le cos ϕ de votre montage EDF ne veut pas de matériel ayant une tg ϕ 0,4. Le tube fluorescent respecte t'il cette tangente? Si c'est le cas, le tube fluorescent consomme trop de puissance réactive. Que proposer vous de modifier sur le tube fluorescent afin qu'il consomme moins de puissance réactive? 4.2. Étude du tube fluorescent avec un condensateur Réeffectuer les mesures de tension, courant et puissance par la même méthode qu'à la question Relever les valeurs demandées Quel est la valeur de l'impédance de ce tube fluorescent? La tg ϕ estelle inférieur à 0,4 et respecte t'on les restrictions qu'impose EDF? Relever, sur le tube, la valeur de la puissance active et mesurer le Puissance émise par le tube rendement de ce tube fluorescent η= Puissance absorbée par le tube Page 7 sur 12

8 B.E.P. ELEC EP3 MESURES ET ESSAIS MESURES ET ESSAIS DOSSIER PROFESSEUR TP N 18 Le Tube Fluorescent Objectif : Matériel : un tube fluorescent Un wattmètre Un ampèremètre Un voltmètre 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 12

9 TP 18 Étude du tube fluorescent 1. Partie Théorique : Association RLC R L K C U R U L U C U On donne les infos suivantes : R = 60 Ω C = 15 µf L est inconnu Essai 1 : L'interrupteur K est fermé et le circuit est sous tension. U = 24 V f = 50 Hz I = 0,122 A 1.1. Calculer Z 1.2. Calculer Lω puis L U 24 Z = = =197 I Z = 197 Ω Z = R 2 + ( Lω) Lω = Z R = =187 Lω = 187 Ω 187 L = = = ω 2π 50 L = 596 mh 1.3. Calculer la puissance dissipée par la résistance P = RI² = 60 0,122² = P = 893 mw Essai 2 : L'interrupteur K est ouvert et le circuit sous tension U = 24 V f = 50 Hz Page 9 sur 12

10 I = 0,369 A 1.4. Calculer Z U 24 Z = = =65,0 I Z = 65,0 Ω 1.5. Calculer le facteur de puissance du montage (calculer cos ϕ) R 60 cos ϕ = = = 0,923 Z 65,0 cos ϕ = 0, Partie Théorique : Moteur asynchrone triphasé Un moteur asynchrone à rotor en courtcircuit ayant les caractéristiques suivantes : 230/400 V 50 Hz 24,2 / 14 A Pu = 7,5 kw cos ϕ = 0,87 n = 2940 min 1 Résistance mesurée entre bornes (moteur couplé) : r = 0,8 Ω 2.1. Calculer la puissance absorbée (P A ) avec U = 400 V P a = 3 UI cos ϕ = ,87= 8, P a = 8,44 kw 2.2. Calculer les pertes joules statoriques (P JS ) P JS = 2 3 ri = 2 3 0,8 14² = 235 P JS = 235 W 2.3. Calculer la fréquence de rotation du moteur (en rad.s 1 ) πn 2940π Ω = = = Ω = 308 rad.s Calculer le glissement (g) du moteur g = ns n = n s = 0,02 Page 10 sur 12

11 g = 2 % 2.5. Calculer le couple utile (C n ) du moteur P P u = C n Ω C n = U 7,5.10 = 3 = 24,4 Ω 308 C n = 24,4 Nm 3. Partie Théorique : transformateur monophasé Un transformateur monophasé ayant les caractéristiques suivantes : 230 / 24 V 50 Hz S n = 160 VA Ce transformateur alimente un circuit de commande qui absorbe une puissance de 80 W avec un cos ϕ = 0, Calculer le rapport de transformation (m) m = U 2 = U1 230 m = 0, = 0, Sachant que l'enroulement primaire comporte 700 spires, calculer le nombre de spire de l'enroulement secondaire m = N2 N2 = m.n 1 = 0, = 73 N 1 N 1 = 73 spires 3.3. Calculer l'intensité nominale des courants au secondaire (I 2N ) puis au primaire (I 1N ) S n = U 1.I 1N = U 2.I 2N n 160 I 1N = = S = U I 1N = 696 ma n 160 I 2N = =6,66 S = U 24 2 I 2N = 6,66 A 3.4. Calculer le courant débité par le secondaire du transformateur (I 2 ) lorsqu'il alimente la charge Page 11 sur 12

12 P = U I cos ϕ I= P = Ucosϕ I = 4,44 A ,75 =4,44 4. Partie Pratique : Le tube fluorescent 4.1. Étude du tube sans condensateur Donner le montage (d'abord sur brouillon) du montage afin de mesure les courant, la tension et la puissance absorbé par le tube fluorescent Effectuer le montage après avoir montré votre schéma au professeur Relever les valeurs demandées Quels est la valeur de l'impédance du tube fluorescent? Calculer le cos ϕ de votre montage EDF ne veut pas de matériel ayant une tg ϕ 0,4. Le tube fluorescent respecte t'il cette tangente? Si c'est le cas, le tube fluorescent consomme trop de puissance réactive. Que proposer vous de modifier sur le tube fluorescent afin qu'il consomme moins de puissance réactive? 4.2. Étude du tube fluorescent avec un condensateur Réeffectuer les mesures de tension, courant et puissance par la même méthode qu'à la question Relever les valeurs demandées Quel est la valeur de l'impédance de ce tube fluorescent? La tg ϕ estelle inférieur à 0,4 et respecte t'on les restrictions qu'impose EDF? Relever, sur le tube, la valeur de la puissance active et mesurer le Puissance émise par le tube rendement de ce tube fluorescent η= Puissance absorbée par le tube Page 12 sur 12