DOSSIER RESSOURCES A NE PAS COMPLETER

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1 METIERS DE L ELECTROTECHNIQUE Baccalauréat Professionnel Electrotechnique Energie Equipements Communicants MESURES SUR DES APPLICATIONS PROFESSIONNELLES S01 CIRCUITS PARCOURUS PAR UN COURANT ALTERNATIF SINUSOÏDAL ASSOCIATION R-L SERIE Objectifs : Déterminer expérimentalement l'impédance et le déphasage d'un dipôle de type R-L série. Utiliser les appareils adéquats pour effectuer les mesures nécessaires sur une installation électrique. Prérequis : Savoir : Loi d'ohm, des nœuds, des mailles, puissance,... en courant continu. Grandeurs u, i, f,,, T, valeur maximale, moyenne, efficace On Donne : - le document de travail, - un support informatique, - le matériel nécessaire aux expériences à réaliser, - les schémas des différents montages, - les appareils de mesurages. On Demande : - de compléter le document de travail, - de réaliser les montages demandés, - la mise sous tension se fera en présence du formateur, - d effectuer les mesures en toute sécurité. On exige : - des réponses aux questions et tableaux sont exactes, - le document de travail doit être propre et lisible. Savoirs: S0 Electrotechnique Expérimentation scientifique et technique - Dimensionnement S1 Distribution de l énergie électrique. S2 Utilisation de l énergie électrique. S3 Installations et équipements électriques. S4 Communication et traitement de l'information S5 Mise en service Maintenance S6 Qualité, sécurité et réglementation. S7- Techniques de communication et de gestion Cours TD TP Durée 2 nde 1 ère Term. 3 h NOM : Prénom :. Date : Note :./ 20 DOSSIER RESSOURCES A NE PAS COMPLETER 1/12

2 Vous allez faire 3 expériences pour vous permettre l'acquisition des connaissances de base sur le comportement des dipôles linéaires passifs en régime sinusoïdal. Pour cela vous avez à votre disposition : - des sources d énergie (alimentation stabilisée 24V DC et alimentation 24V -AC ), - des récepteurs (résistance, inductance, contacteur,... ) - les appareils de mesures, - les cordons pour effectuer les liaisons. A- Expérience 1 : Impédance des dipôles élémentaires R et L Vous disposez : - D un générateur courant continu G1 qu il faudra régler sur 12V, - D un générateur courant alternatif G 24V, - D une résistance R de caractéristiques : 120 2A, - D'une inductance L de caractéristiques 1H 1,5A, - D'un voltmètre, - D un ampèremètre. - D' un oscilloscope 1-1 Réaliser le montage suivant : Attention : la mise sous tension devra se faire en présence du professeur 2/12

3 1-2 Réalisez le schéma de montage permettant de mesurer U R et I R en courant continu puis en alternatif sinusoïdal. On mesurera également le déphasage courant tension) en courant alternatif sinusoïdal. 1-3 Complétez le tableau de mesures : U R I R Courant continu Courant sinusoïdal 1-4 Calculez la valeur de la résistance, puis de l'impédance Z R en courant sinusoïdal L impédance d une résistance est.. sa résistance. 1-5 Relever les oscillogrammes de u R (t) et i R (t) 3/12

4 1-6 Représentez le graphique de Fresnel de la tension et du courant U R Conclure : L'impédance d'une résistance est Z R =... Le déphasage du courant par rapport à la tension est R Réalisez le schéma de montage permettant de mesurer U L et I L en courant continu puis en alternatif. sinusoïdal. On mesurera également le déphasage courant tension en courant alternatif sinusoïdal. 1-8 Complétez le tableau de mesures : U L I L Courant continu Courant sinusoïdal 1-9 Calculez la valeur de la résistance, puis de l'impédance L impédance d une inductance est. sa résistance. Nota : Dans cette partie, nous supposons que l inductance est parfaite, on négligera donc sa résistance R L devant son impédance Z L. 4/12

5 1-10 Relever les oscillogrammes de u L (t) et i L (t) 1-11 Représentez le graphique de Fresnel de la tension et du courant U L Vérifiez que l impédance de l inductance ( L = 0,5H ), considérée ici comme parfaite est égale au produit de l inductance par la pulsation du courant qui la traverse (Z L = L. )... Conclure : L'impédance d'une inductance est Z L =... Le déphasage du courant par rapport à la tension est L... 5/12

6 B - Expérience 2 : Impédance d'un dipôle R-L série. Vous disposez : - D un générateur courant alternatif G 24V, - D une résistance R de caractéristiques : 120 2A, - D'une inductance L de caractéristiques 1H 1,5A, - De trois voltmètres, - D un ampèremètre. - D'un oscilloscope 2-1 Réaliser le montage suivant : Attention : la mise sous tension devra se faire en présence du professeur 2-2 Réalisez le schéma de montage permettant de mesurer I, U R U L en courant alternatif sinusoïdal. On mesurera également le déphasage courant - tension). 2-3 Complétez le tableau de mesures : Courant sinusoïdal U G U R U L I 0,5 2-4 Calculez la valeur de l'impédance... 6/12

7 2-5 Relever les oscillogrammes de u (t) et i (t) 2-6 Graphique de Fresnel de la tension et du courant Rappel : Dans un circuit série, le courant est commun, c'est donc par rapport au vecteur courant que nous représentons les vecteurs U R et U L U U L U R I A partir du graphique de Fresnel des tensions, on peut tracer le En effet : U 2 = U R 2 + U L 2 = ( R.I ) 2 + ( L..I ) 2 = I 2.[ R 2 + ( L. ) 2 ] Z 2 = U 2 / I 2 = R 2 + ( L. ) 2 Z 2 = R 2 + ( L. ) 2 Triangle des impédances. Z R L. 7/12

8 2-7 Tracer le triangle des impédances de l'association R-L série /1 Conclure : L'impédance d'un dipôle R-L série est Z RL =... Le déphasage du courant par rapport à la tension e t tel que Tang RL /1 C- Expérience 3 : Détermination des paramètres R et L de la bobine d'un contacteur Vous disposez : - D un générateur courant alternatif G 24V, - D un contacteur LC1 D09 B7 (24V ~ - 50Hz), - D'un voltmètre, - D un ampèremètre. - D'un oscilloscope 3-1 Déterminer la résistance R de la bobine du contacteur Courant continu U c I c 3-2 Réalisez le schéma puis le montage permettant de mesurer l'impédance de la bobine du contacteur On mesurera également le déphasage courant tension). 3-3 Complétez le tableau de mesures : U a I a Courant sinusoïdal 8/12

9 3-4 Calculez la valeur de l'impédance Z Calculez la valeur de l'inductance L de la bobine Relever les oscillogrammes de u (t) et i (t) et déterminer le déphase courant tension) /1 Conclure : Les paramètres R et L d'une inductance réelle peuvent se déterminer de manière expérimentale à partir de deux essais: Un essai en courant...afin de déterminer...de la bobine. R =... Un essai en courant...afin de déterminer...de la bobine. Z =... - On peut alors calculer l inductance de la bobine L =... C est la méthode de Joubert /1 9/12

10 APPLICATIONS 1- La résistance de la bobine d un électro-frein est R = 20.En régime sinusoïdal (f = 50 Hz) on a relevé U a = 24V et I a = 0,5A. Calculer l inductance de la bobine /1 2- Le moteur asynchrone monophasé d un malaxeur est alimenté sous une tension U (230V- 50Hz) La résistance de l enroulement est R = 50 et son inductance L = 0,6 H. Calculer l impédance du moteur, l intensité efficace du courant, le facteur de puissance et la puissance absorbée. /1,5 3- La plaque signalétique d un poste de soudure à l arc comporte les indications suivantes : In = 25A Un = 230V cos = 0,8 f = 50 Hz Le primaire du transformateur est équivalent à un dipôle ( R-L ) série, calculer son impédance, la valeur de sa résistance et son inductance. /1,5 10/12

11 SYNTHESE : cocher les cases correspondantes aux bonnes réponses Appareils Comportement Purement résistif Globalement inductif Purement résistif Globalement inductif Purement résistif Globalement inductif Purement résistif Globalement inductif Purement résistif Globalement ind Purement résistif Globalement inductif /2 11/12

12 SYNTHESE : Impédance Déphasage ( I; U ). Z R = Z L = Z R-L = /2 12/12

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