LYCEE TECHNIQUE PIERRE EMILE MARTIN BOURGES ETUDE D UN TRAITEMENT DE SURFACE

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1 TP. TET LYCEE TECHNIQUE PIERRE EMILE MARTIN BOURGES GENIE ELECTROTECHNIQUE Durée : 3 heures Tp relais statique RELAIS STATIQUE S.T.I. Pré-requis : Laboratoire des systèmes Cours sur les semi-conducteurs : amplificateurs opérationnels. Principe du relais statique Utilisation d un oscilloscope à mémoire Objectifs : Régler la commande d un relais statique Vérifier les performances attendues du système Conditions de réalisation: Groupe de 2 élèves. Théorie: 45mn Pratique: 2h15mn Moyens mis en oeuvre : Boîtier du relais statique Résistance de charge Dossier technique Multivibrateur astable C.P.S. du poste Oscilloscope numérique + pince multifonction+sonde différentielle ETUDE D UN TRAITEMENT DE SURFACE L organisation d un traitement de surface industriel est la suivante : A la sortie du tunnel de traitement, les pièces sont séchées quelques minutes dans une étuve. Les déperditions thermiques par les ouvertures d'entrée et de sortie sont réduites au minimum par l'adjonction de rideaux d'air. Dans certains cas, l'eau de rinçage retenue dans certains angles ou dans les cavités des pièces rendent le séchage difficile, l'étuve est pour ce faire équipée d'un ventilateur à haute pression ce dernier permet de pulser l'air chaud à très grande vitesse au moyen de buses de soufflage orientables et réglables disposées de chaque côté de l'étuve et d'éliminer ainsi les rétentions d'eau. L'effet mécanique de la ventilation s'ajoute à l'effet thermique pour assurer une évaporation rapide de l'eau. Comme les différents tunnels, l'étuve de séchage est chauffée soit par l'intermédiaire d'échangeurs Tp relais statique Classe TET 1/8

2 alimentés en fuel, gaz, vapeur, soit par un équipement gaz à combustion totale contrôlés par le régulateur qui maintient la température moyenne dans l'étuve à 130/150. L étude portera sur l étuve : la commande de la résistance chauffante est gérée par un relais statique. Objectif : Découvrir le principe de commande du relais statique et vérifier les performances obtenues. A-Comparaison entre un contacteur et un relais statique : Un contacteur est composé de deux parties : un circuit de commande (la bobine) et un circuit de Puissance (les contacts principaux). On désire alimenter une ampoule sous 230 V à l aide du contacteur. Vous disposez sur le poste de : une ampoule 230 V, un contacteur, un bouton poussoir, une source de 230 V et une alimentation 12 V continue. 1. Donner le schéma de montage (doc réponse 1). 2. Après avoir fait vérifier le schéma, câbler le montage. 3. Mettre sous tension en présence de votre professeur. Le relais statique est un contacteur électronique mais il n a qu'un seul contact de puissance. Il est constitué d un circuit de commande et d un circuit de puissance. On désire réaliser le même montage que précédemment. Vous disposez sur le poste de : une ampoule 230 V, un relais statique, un bouton poussoir, une source de 230 V et d une alimentation de 12 V continue. 4. Donner le repérage des bornes du circuit de commande, du circuit de puissance (doc réponse 1) 5. Donner le schéma de montage (doc réponse 1). 6. Après avoir fait vérifier le schéma, câbler le montage et appeler le professeur pour la mise sous tension. Le relais statique a une particularité par rapport au contacteur, il ferme ou ouvre le circuit lorsque la tension est nulle (ondes entières) On va visualiser le courant de la charge et la tension de commande du relais statique avec un oscilloscope pour vérifier cette particularité. 7. Placer les appareils nécessaires à cette mesure et prérégler les calibres. 8. Après avoir appelé le professeur mettre sous tension. 9. Conclure sur les avantages d un relais statique par rapport à un contacteur (doc réponse 1). (Usure mécanique, usure électrique, durée de vie, parasites électromagnétiques). Tp relais statique Classe TET 2/8

3 La suite du TP utilisera la platine du Relais statique comportant : - Un sectionneur. - Un contacteur. - Un compteur d énergie. - Un relais statique. - Un radiateur. - Un BP marche. - Un BP arrêt. - Un bornier. B- ETUDE DE LA COMMANDE DU RELAIS STATIQUE 1. Réaliser le montage permettant de déterminer la tension et le courant de déclenchement minimal du circuit de commande du relais statique. Réseau 230 V - 50 Hz + ~ 0-30V + Protistor u charge - u com Relais statique - ~ 2. Appeler le professeur responsable afin de vérifier le montage puis procéder au relevé. On souhaite "laisser passer" une alternance entière dans la charge. Le signal de commande carré est fournit par un GBF avec un rapport cyclique α=0,5, tension sortie TTL 0 ou +10V DC. 3. Représenter l allure de la tension de commande Uc et de la tension dans la charge en fonction du temps (indiquer la période et les valeurs crêtes). 4. Indiquer la période puis la fréquence du signal à régler. Tp relais statique Classe TET 3/8

4 5. Proposer un schéma de montage pour visualiser l allure du signal dans le circuit de commande (Uc) et de puissance (Up) du relais statique, compléter le montage (doc réponse 2), avec les appareils de mesure et appeler le professeur responsable pour vérification 6. Régler le GBF pour obtenir une alternance entière dans la charge puis visualiser la tension du circuit de puissance. Imprimer les relevés 7. Ensuite visualiser l allure du signal dans le circuit de commande et de puissance du relais statique pour une fréquence de commande de 50 Hz. 8. Que constatez-vous? C) ETUDE DE LA PUISSANCE EN FONCTION DE LA FREQUENCE : On souhaite mesurer l énergie active en puissance moyenne dans le four en utilisant un compteur d énergie. Dans cette partie, on remplace le GBF par un boîtier de commande à fréquence et rapport cyclique variable. 1. Compléter le branchement du relais statique (DOCUMENT REPONSE N 3) Tp relais statique Classe TET 4/8

5 SCHEMA DE PRINCIPE : 230V~ Alimentation stabilisée +12V 0V -12V Circuit de commande à fréquence et rapport cyclique variables Relais statique FOUR Le rapport cyclique étant de 0,5, tension de commande 0 ou +10V DC : 2. Régler Uc=f(t) pour un rapport cyclique fixe de 0,5 3. Pour 5 valeurs de f, mesurer le temps mis par le disque pour effectuer 1 tour complet puis calculer l'énergie active W et la puissance moyenne P moyen. P représente la puissance moyenne du four. Pour avoir P, on mesurera l énergie active consommée W en Wh. Pour cela, on relèvera le temps écoulé (utilisation d un chronomètre ou d une montre) lorsque le disque effectue un tour complet. (à chaque tour du disque l énergie consommée est de 2,5 Wh, on rappelle W = P x t) Calculer la période pour les 5 essais et régler Uc =f(t) à l aide du potentiomètre période (placer l oscilloscope en mode refresh) f 0 Hz 12,5 Hz 25 Hz 40Hz 50Hz t (s) W (Wh) P moyen (W) 4. Aurait-on pu utiliser un contacteur pour cette application? Pourquoi? 5. Constatations et conclusion D ) ETUDE DE LA PUISSANCE EN FONCTION DU RAPPORT CYCLIQUE Le but de la manipulation est de permettre de tracer la courbe P = f (α) pour α = α min ; 0,25 ; 0,5 ; 0,75 et α max T=1s. 1. Régler la période du signal Uc à 1s 2. Varier le rapport cyclique à l aide du potentiomètre et tracer la courbe P = f (α) 3. Conclure sur les résultats obtenus. Tp relais statique Classe TET 5/8

6 Document réponse N 1 A V A1 A2 N KM A.5. Ph 12 V.. N Relais statique... Tp relais statique Classe TET 6/8

7 Document réponse N 2 230V~,50Hz N Ph F1 3(+) 4(-) Commande 3,5-28VDC KM1 Wh C=2,5Wh/tr Compteur Convecteur R F2 Contact VAC 40A 1 2 N Ph Tp relais statique Classe TET 7/8

8 Document réponse N 3 Tp relais statique Classe TET 8/8