TP N 07 : Le Moteur asynchrone monophasé DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES MOYEN DURÉE. Page 1 sur

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1 - - - TP N 07 : Le Moteur asynchrone monophasé DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES MOYEN DURÉE Fin du T.P. { 4 heures} Page 1 sur 1

2 Tableau de comité de lecture Date de lecture Lecteurs Observation Remarques rédacteur Date modifications 0 novembre 200 CROCHET David Première écriture et réaménagements mineurs 0 novembre décembre 200 CROCHET David Ajout du dossier professeur 11 décembre 200 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 écrivez-moi 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 0/06/2004) Page 2 sur 1

3 TP N 07 Le moteur asynchrone triphasé Niveau : T ale BEP ELEC Lieu : Salle de mesure Durée : 4 heures LIAISON AU RÉFÉRENTIEL Organisation : groupe ½ classe, travail par binôme PRÉ-REQUIS 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 sur 1

4 B.E.P. ELEC EP MESURES ET ESSAIS MESURES ET ESSAIS DOSSIER PÉDAGOGIQUE TP N 07 Le moteur asynchrone monophas é Objectif : - Étudier le fonctionnement d'un moteur asynchrone monophasé - Effectuer des mesures électriques de tension courant et puissance - Effectuer des triangles de puissance Matériel : - 1 Moteur asynchrone monophasé - 1 voltmètre - 1 ampèremètre - 1 wattmètre - 1 centrale de mesures mécaniques Documents : - Formulaire - Cours de techno-schéma - Cours de mesures et essais Secteur : Salle de mesure et d'essais Durée : 4 heures Nom, Prénom : Classe, Groupe : Page 4 sur 1

5 TP 7 - Étude du moteur asynchrone monophasé 1. But Le moteur asynchrone sera étudié sur plusieurs T.P.. Nous allons voir les caractéristiques du moteur asynchrone et de son comportement en fonction de sa charge. 2. Partie Théorique : Installation monophasée Une installation monophasée, 20 V AC, 50 Hz, comporte 0 lampes à incandescence de 75 W chacune et un moteur monophasé de puissance utile de 2,25 kw, de rendement η = 0,75 et de facteur de puissance cops ϕ = 0, Représenter le schéma de l'installation et noter les grandeurs ci dessus 2.2. Calculer l'intensité I 1 du courant dans les lampes 2.. Calculer la puissance active absorbée par le moteur 2.4. Calculer l'intensité I 2 du courant dans le moteur 2.5. Calculer la puissance active totale P t de l'installation 2.6. Calculer la puissance réactive totale Q t de l'installation 2.7. Calculer la puissance apparente totale St de l'installation 2.8. Calculer l'intensité totale I t en ligne de l'installation 2.9. Calculer le facteur de puissance de l'installation cos ϕ Calculer la capacité du condensateur à installer pour relever le facteur de puissance cos ϕ du moteur à 0,867 N.B. : pour relever le facteur de puissance de cos ϕ' à cos ϕ'', il faut un condensateur de valeur C suivant les formules suivantes : Q b = P (tan ϕ' tan ϕ'') Q b = U² C ω Pour l'installation complète de fonctionnement, le cos ϕ du moteur étant à 0,867, calculer la puissance réactive du moteur Q M Calculer la puissance apparente totale S t2 de l'installation 2.1. Calculer le facteur de puissance cos ϕ 4 de l'installation Page 5 sur 1

6 . Partie théorique : Ligne électrique Une ligne électrique de 50 m est constituée de 2 conducteurs en cuivre de section S de 1,5 mm². Elle transporte un courant d'intensité I de 8 A, à partir d'une source de tension U de 20 V continu. Résistivité du cuivre : ρ = 1, Ω.m U I R R I U A Utilisation.1. Calculer la résistance de chaque conducteur.2. Calculer la chute de tension U en ligne.. Déterminer la tension d'utilisation U A..4. Calculer la puissance perdue par effet joule dans cette ligne 4. Partie théorique : Association de condensateurs On dispose de trois condensateurs purs : - C 1 = 2 µf / 10 V - C 2 = 8 µf / 100 V - C = 0,4 µf / 100 V On vous demande de calculer : 4.1. La capacité équivalent C 12 de C 1 et C 2 montées en série 4.2. La capacité équivalente C 12 de C 1, C 2 et C montées en série 4.. La capacité équivalente C 21 de C 1, C 2 et C montées en parallèle 4.4. Donner la tension que l'ensemble C 21 peut supporter 4.5. Dessiner le schéma et calculer la capacité équivalente C 1 du montage suivant : C en parallèle de C 1 et C 2 montées en série 4.6. Calculer l'impédance Z de cet ensemble pour une fréquence de 50 Hz Page 6 sur 1

7 5. Partie pratique : Moteur monophasé à vide et en charge 5.1. Proposer un schéma de montage avec les mesureurs nécessaires pour relever à vide puis en charge à la puissance nominale P, S, Q et cos ϕ par mesure directe Proposer un mode opératoire (indiquer comment vous allez faire [allumer tel truc, baisser tel bouton, augmenter progressivement tel machin ]) pour effecteur ces essais en toute sécurité 5.. Proposer un tableau permettant de regrouper les résultats de ces essais 5.4. Monter vos explications et schémas au professeur et avec son accord, effectuer le montage 5.5. Effectuer vos mesures 5.6. Compléter votre tableau 5.7. Représenter les diagrammes de puissance (triangle des puissances) relatifs à l'essai à vide et à l'essai en charge 5.8. Commenter vos résultats (comparer le cos ϕ à vide et en charge, comparer par rapport aux informations de la plaque signalétique) Page 7 sur 1

8 B.E.P. ELEC EP MESURES ET ESSAIS MESURES ET ESSAIS DOSSIER PROFESSEUR TP N 07 Le moteur asynchrone monophas é Objectif : - Étudier le fonctionnement d'un moteur asynchrone monophasé - Effectuer des mesures électriques de tension courant et puissance - Effectuer des triangles de puissance Matériel : - 1 Moteur asynchrone monophasé - 1 voltmètre - 1 ampèremètre - 1 wattmètre - 1 centrale de mesures mécaniques Documents : - Formulaire - Cours de techno-schéma - Cours de mesures et essais Secteur : Salle de mesure et d'essais Durée : 4 heures Nom, Prénom : Classe, Groupe : Page 8 sur 1

9 TP 7 - Étude du moteur asynchrone monophasé 1. But Le moteur asynchrone sera étudié sur plusieurs T.P.. Nous allons voir les caractéristiques du moteur asynchrone et de son comportement en fonction de sa charge. 2. Partie Théorique : Installation monophasée Une installation monophasée, 20 V AC, 50 Hz, comporte 0 lampes à incandescence de 75 W chacune et un moteur monophasé de puissance utile de 2,25 kw, de rendement η = 0,75 et de facteur de puissance cos ϕ = 0, Représenter le schéma de l'installation et noter les grandeurs ci dessus 20 V 50 Hz 0 x 75 W P u = 2,25 kw cos ϕ = 0,6 η = 0,75 MAS 1~ 2.2. Calculer l'intensité I 1 du courant dans les lampes P 0 75 P = UI cos ϕ, or, pour des lampes, ϕ = 0 cos ϕ = 1 donc P = UI I = = U 20 I = 9,78 I 1 = 9,78 A 2.. Calculer la puissance active absorbée par le moteur η = Pu P Pa = u = η P a 2,25.10 =.10 0,75 P a = kw 2.4. Calculer l'intensité I 2 du courant dans le moteur P a = U I cos ϕ I = P a U cosϕ I 2 = 21,7 A = ,6 =21,7 Page 9 sur 1

10 2.5. Calculer la puissance active totale P t de l'installation P t = P lampes + P moteur = = 5,25.10 P t = 5,25 kw 2.6. Calculer la puissance réactive totale Q t de l'installation Q t = Q lampes + Q moteur. Q lampes = 0 car ϕ = 0 et sin ϕ = 0 Q moteur = U I sin ϕ = 20 21,7 sin ϕ. cos ϕ = 0,6 sin ϕ = 0,8 Q moteur = 20 21,7 0,8 =,99.10 Qt =,99 kvar 2.7. Calculer la puissance apparente totale St de l'installation 2 2 S t = Q 2 P + = (,25.10 ) (,99.10 ) 2 t t 5 + =6,59.10 S t = 6,59 kva 2.8. Calculer l'intensité totale I t en ligne de l'installation S S t = U. I t I t = t 6,59.10 = = 28,7 U 20 I t = 28,7 A 2.9. Calculer le facteur de puissance de l'installation cos ϕ 2 P t = S t.cos ϕ 2 cos ϕ 2 = P t = S cos ϕ 2 = 0,797 t 5,25.10 =0,797 6, Calculer la capacité du condensateur à installer pour relever le facteur de puissance cos ϕ du moteur à 0,867 N.B. : pour relever le facteur de puissance de cos ϕ' à cos ϕ'', il faut un condensateur de valeur C suivant les formules suivantes : Q b = P (tan ϕ' tan ϕ'') Q b = U² C ω cos ϕ' = cos ϕ2 = 0,797 tan ϕ' = 0,757 cos ϕ'' = cos ϕ = 0,867 tan ϕ'' = 0,574 Q b = P (tan ϕ' tan ϕ'') =.10 ( 0,757 0,574) = 549 Qb 549 Qb = U² C ω C = =, U 2 ω = π 50 C = µf Page 10 sur 1

11 2.11. Pour l'installation complète de fonctionnement, le cos ϕ du moteur étant à 0,867, calculer la puissance réactive du moteur Q M2 Q M2 = Q moteur Q b =, =,44.10 Q M2 =,44 kvar Calculer la puissance apparente totale S t2 de l'installation 2 2 S t2 = Q 2 P + = (,25.10 ) (,44.10 ) 2 t M2 5 + =6,28.10 S t = 6,28 kva 2.1. Calculer le facteur de puissance cos ϕ 4 de l'installation P t = S t2.cos ϕ 4 cos ϕ 4 =. Partie théorique : Ligne électrique P t = S t2 cos ϕ 2 = 0,86 5,25.10 =0,86 6,28.10 Une ligne électrique de 50 m est constituée de 2 conducteurs en cuivre de section s de 1,5 mm². Elle transporte un courant d'intensité I de 8 A, à partir d'une source de tension U de 20 V continu. Résistivité du cuivre : ρ = 1, Ω.m I R Utilisation U U A R I.1. Calculer la résistance de chaque conducteur R = ρ s L = 1, ,5.10 R = 0,5 Ω -6 = 0,5.2. Calculer la chute de tension U en ligne U = R.I = 0,5 8 = 4,27 U = 4,27 V.. Déterminer la tension d'utilisation U A. U A = U 2 U = ,27 = 221 Page 11 sur 1

12 U A = 221 V.4. Calculer la puissance perdue par effet joule dans cette ligne P = 2 R.I² = 2 0,5 8² = 68,2 P = 68,2 W 4. Partie théorique : Association de condensateurs On dispose de trois condensateurs purs : - C 1 = 2 µf / 10 V - C 2 = 8 µf / 100 V - C = 0,4 µf / 100 V On vous demande de calculer : 4.1. La capacité équivalent C 12 de C 1 et C 2 montées en série C 12 = C1 C2 C + C = C 12 = 1,6 µf =1, La capacité équivalente C 12 de C 1, C 2 et C montées en série = + + = -6 C1 C2 C 2.10 C C 12 = 0, C 12 = 0,2 µf ,4.10 =, La capacité équivalente C 21 de C 1, C 2 et C montées en parallèle C 21 = C 1 + C 2 + C = , = 10, C 21 = 10,4 µf 4.4. Donner la tension que l'ensemble C 21 peut supporter La tension que pourrat supporter les condensateurs est de 10 V car c'est la plus petite des tensions que peut supporter l'un des condensateurs 4.5. Dessiner le schéma et calculer la capacité équivalente C 1 du montage suivant : C en parallèle de C 1 et C 2 montées en série C 1 C C 2 Page 12 sur 1

13 C 1 = C C + ( C1 + C2 ) ( C + C ) ,4.10 ( ) = -6 0, ( ) C 1 = 0,85 µf =0, Calculer l'impédance Z de cet ensemble pour une fréquence de 50 Hz Z = 1 C ω 1 = 1-6 0, π 50 Z = 8,89 kω =8, Partie pratique : Moteur monophasé à vide et en charge 5.1. Proposer un schéma de montage avec les mesureurs nécessaires pour relever à vide puis en charge à la puissance nominale P, S, Q et cos ϕ par mesure directe Proposer un mode opératoire (indiquer comment vous allez faire [allumer tel truc, baisser tel bouton, augmenter progressivement tel machin ]) pour effecteur ces essais en toute sécurité 5.. Proposer un tableau permettant de regrouper les résultats de ces essais 5.4. Monter vos explications et schémas au professeur et avec son accord, effectuer le montage 5.5. Effectuer vos mesures 5.6. Compléter votre tableau 5.7. Représenter les diagrammes de puissance (triangle des puissances) relatifs à l'essai à vide et à l'essai en charge 5.8. Commenter vos résultats (comparer le cos ϕ à vide et en charge, comparer par rapport aux informations de la plaque signalétique) Page 1 sur 1