Système d'éclairage et perturbations

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1 Lycée N.APPER 447 ORVAUL Essai de système Système d'éclairage et perturbatios Objectifs Etude du foctioemet des systèmes d'éclairage fluorescets à tube et "fluocompacte" : foctioemet, perturbatios du réseau. Etude de l'ifluece des harmoiques sur le réseau et du courat das le eutre. Prérequis Notio sur les harmoiques. Expressio des puissaces e régime o siusoï dal. atériel Platie éclairage. Oscilloscope et sodes courat et tesio. Aalyseur de réseau Fluke 39 ou 41B. Sommaire 1.Préparatio Décompositio e série de Fourier Puissaces Etude du tube fluorescet Etude du régime permaet Etude de la mise sous tesio Etude d'ue lampe fluocompacte Etude du régime permaet Etude de la mise sous tesio fluece sur le réseau Etude du tube fluorescet Etude de la lampe fluocompacte Etude d'u récepteur comportat ue alimetatio à découpage : micro ordiateur Perturbatio e triphasé Gradeurs caractéristiques d'u récepteur Composate homopolaire Gradeurs périodiques o siusoïdales Puissaces s.doc Page 1/5

2 Géie Electrotechique 1.Préparatio 1.1 Décompositio e série de Fourier Rappeler, pour le cas gééral, la décompositio e série de Fourier d'u sigal périodique o siusoï dal. diquer la valeur efficace, aisi que le taux de distorsio harmoique raiter u exemple : Soit u dipôle résistif de résistace R alimeté par ue tesio e triagle de fréquece f d'amplitude U. Exprimer la tesio u(t) aux bores de R et le courat i(t) qui le traverse. Doer ue représetatio spectrale de ces gradeurs U(f). 1. Puissaces Rappeler, toujours das le cas gééral, l'expressio des puissaces active P, apparete S, réactive véhiculée par le premier harmoique Q, aisi que l'expressio du facteur de puissace F. Exprimer P, S et Q pour l'exemple ci-dessus.. Etude du tube fluorescet.1 Etude du régime permaet O dispose d'ue maquette qui permet d'avoir accès au poit commu etre tube et ballast. O ommera u 1 (t) la tesio aux bores du ballast et u (t) la tesio aux bores du tube.(figure ci-cotre) Proposer u motage permettat de visualiser mesurer simultaémet u(t) (tesio réseau), i(t), u 1 (t), u (t). Réaliser le motage, relever les 4 sigaux e utilisat la mémorisatio du oscilloscope. Attetio à la sychroisatio : c'est la tesio secteur qui sert de référece. Faire ue sortie papier et exploiter ces relevés. Faire apparaître etre autres le déphasage u/i, la tesio de décharge.... Etude de la mise sous tesio O désire étudier la phase trasitoire lors de la mise sous tesio : o s'itéresse à u (t) et i(t). Procéder aux relevés mettat e évidece : - la phase de mise sous tesio, ou le courat reste faible, écessaire à l'amorçage du starter - la phase de chauffage des électrodes - la phase de foctioemet ormal Expliciter de faço détaillée le foctioemet, après l'avoir cofroté à la théorie. 3. Etude d'ue lampe fluocompacte La lampe utilisée, de marque quelcoque, a ue puissace idiquée de W sous 3V. 3.1 Etude du régime permaet l 'est pas possible d'avoir u accès au système efermé à l'itérieur du culot de la lampe. O se cotetera de relever tesio et courat secteur. Discuter de l'allure du courat, et le comparer à celui appelé par u tube fluorescet classique. 3. Etude de la mise sous tesio Procéder aux relevés mettat e évidece la phase de mise sous tesio. Discuter de l'avatage par rapport au tube classique. s.doc Page /5

3 Géie Electrotechique 4. fluece sur le réseau 4.1 Etude du tube fluorescet Le tube est alimeté et foctioe ormalemet. Relever à l'aide de l'aalyseur de réseau les valeurs qui vous semblet les plus itéressates. Relever particulièremet les valeurs du fodametal et de l'harmoique 3, aisi que leur déphasage / tesio. Discuter de la validité des résultats. La tesio est-elle perturbée? Qu'e est-il pour le courat? Ce récepteur perturbe-t-il le réseau? 4. Etude de la lampe fluocompacte ême questios que ci-dessus. Bie relever les valeurs efficaces du courat (fodametal, harmoiques). Essayer de justifier les résultats par rapport à la forme d'ode relevée. 4.3 Etude d'u récepteur comportat ue alimetatio à découpage : micro ordiateur ême questios que ci-dessus. Justifier la forme du courat e doat le schéma de l'étage d'etrée d'ue alimetatio à découpage. 5. Perturbatio e triphasé O désire mettre e évidece l'effet éfaste des récepteurs perturbateurs, comme tous ceux comportat ue alimetatio à découpage. Pour cela o utilise ue maquette permettat de mesurer puissaces et courats das 3 récepteurs idetiques équilibrés, aisi que le courat das le eutre. Les récepteurs peuvet être des micro ordiateurs, des lampes fluocompactes ou tout récepteur comportat ue alimetatio à découpage. 5.1 Gradeurs caractéristiques d'u récepteur A partir des relevés effectués e 4. ou 4.3, prédétermier la valeur efficace du courat das le eutre (les 3 récepteurs idetiques sot e service). 5. Composate homopolaire Réaliser u motage de 3 récepteurs idetiques e étoile. Cofirmer par ue mesure du courat das le eutre les résultats ci-dessus. Coclure sur les problèmes posés par la distorsio harmoique das la distributio électrique. Proposer des solutios à ce problème. s.doc Page 3/5

4 Géie Electrotechique Gradeurs périodiques o siusoïdales Les sigaux de l électroique de puissace e sot que raremet siusoï daux. O est ameé à défiir des gradeurs caractérisat l éloigemet à la siusoï de qui est l ode de référece : Facteur de forme: F x( t) x( t) EFF OY X x aux d odulatio: B = valeur efficace de l odulatio / valeur moyee et o a B = F - 1 Spectre out sigal périodique f (t) se décompose e ue suite de termes siusoï daux : la mise sous cette forme d u sigal est appelée «décompositio e série de Fourier» Cette décompositio peut se faire par calcul. l est possible de réaliser cette opératio e temps réel : c est la décompositio de Fourier rapide : FF. Cas gééral : sigal f(t) périodique doe f ( t) a a cos t b si t avec : a f ( t) cos tdt et : b 1 1 f ( t) si O peut représeter so spectre das le pla amplitude / fréquece. Celui-ci doe l amplitude de chacue des harmoiques. tdt Valeur efficace : 1 i ( t ). dt deviet eff de même pour la tesio U U Exemple : sigal carré Ce sigal se décompose de la faço suivate : u ( t) cos t cos3 t... cos t U1 U U le 1 er terme est le fodametal de u(t). s.doc Page 4/5

5 Géie Electrotechique les suivats sot les harmoiques. l y a pas ici de termes e sius car la aux de distorsio : HD F 1 foctio est paire. par rapport au fodametal : HD R par rapport à la valeur efficace totale : Puissaces La puissace active, état la moyee du produit d u courat et d ue tesio décomposés e série de Fourier, se calcule pour chaque harmoique. Elle vaut : P V V cos 1 avec V l harmoique tesio de rag et l harmoique courat de rag, le déphasage etre V et. U résultat est importat : celui correspodat à ue tesio siusoï dale, le courat e l état pas. Das ce cas, seul le fodametal du courat véhicule de la puissace active. Puissace apparete : C est le produit de la valeur efficace du courat par la valeur efficace de la tesio. S U U O défiit la puissace réactive véhiculée par le premier harmoique : Q V1 1 si 1 La puissace déformate D se calcule par la relatio S P Q D Facteur de puissace : F P S Effets des harmoiques e triphasé l y a pas de composate cotiue i d harmoiques de rag pair. Les harmoiques les plus importats sot de rag 3 (aisi que les multiples de 3): ceux ci s ajoutet das le coducteur eutre quad les récepteurs sot motés e étoile, ce qui est le cas le plus courat. Ce résultat amèe à surdimesioer le eutre das certais cas (réseau avec beaucoup d iformatique par exemple). s.doc Page 5/5