Etude du régime sinusoïdal triphasé 1 Rappels théoriques et objectifs Le générateur triphasé crée trois tensions dont les équations s écrivent : u1 = a*sin(2*π*f*t) 4 3 u1, u2, u3 (V ) u2 = a*sin(2*π*f*t +2π/3) 2 1 u3 = a*sin(2*π*f*t +4π/3) -1-2 1 1 2 2 3 3 4 4-3 -4 - Les courbes sont donc décalées d un tiers de période. Couplage triangle équilibré Si le montage est équilibré : - La tension aux bornes de chaque lampe est la même. - Les trois récepteurs sont traversés par des courants identiques J. - Les fils de ligne (phase 1, 2 et 3) sont traversés par des courants identiques I. - Les courants dans les récepteurs et les fils de lignes vérifient la relation I = J 3 Couplage étoile équilibré 1
Si le montage est équilibré : - la tension aux bornes de chaque lampe est la même, - les fils de ligne (phase 1, 2 et 3) sont traversés par des courants identiques I. - Aucun courant ne traverse le fil neutre, donc i1+ i2 + i3 =. But de la manipulation : - Etudier le régime sinusoïdal triphasé équilibré. - Etudier le couplage triangle équilibré. - Etudier le couplage étoile équilibré. 1 Montage Réaliser le montant ci-dessous : Matériel nécessaire Montage Console Primo (réf. 41 38) 4 capteurs ampèremètre VTT (réf. 472 2) Générateur triphasé (réf. 293 7) Platine triphasée (réf. 32 186) 3 lampes UME 24 V (réf. 32 284) 3 cavaliers de sécurité à reprise arrière (réf. 283 424) Logiciel Atelier Scientifique LP VE (réf. 87) Cordons de sécurité Symbole de la lampe : 2 Déroulement du TP Commencer par étudier les tensions simples v (couplage étoile), étudier ensuite les courants de ligne i (couplage étoile) ; puis les tensions composées u (couplage triangle) et j intensité dans chaque récepteur du couplage triangle. 2
Travail à effectuer Comment le faire? Lancer l Atelier Scientifique LP. couplage étoile première acquisition : tensions simples deuxième acquisition : courants de ligne et courant de neutre Démarrer, Programmes, Atelier scientifique, LP couplage triangle Troisième acquisition : tensions composées Disposer les icônes des entrées directes en ordonnée. Donner un nom à la grandeur Entrée 1 en voie /, Entrée 2 en voie //, Entrée 3 en voie ///, Glisser déposer l icône de l entrée directe / sur une des voies en ordonnée et nommer la tension u12. Choisir le calibre 2V Même méthode pour 2 autres entrées en nommant les tensions u23 et u31. Le temps en abscisse. Mettre le générateur triphasé sur,1 Hz et 9V Glisser déposer le temps en abscisse. Nommer la grandeur t, durée : 2 s. Cliquer sur. Lancer l acquisition. Enregistrer le fichier correspondant à ces graphes u(t) Quatrième acquisition : disposer les adaptateurs en ordonnée. Donner un nom à la grandeur. Ampèremètre 1 en voie /, Ampèremètre 2 en voie //, Ampèremètre 3 en voie ///, Faire Fichier, Enregistrer sous Choisir le dossier d enregistrement puis donner le nom tensions composées.lab Glisser déposer l ampèremètre sur une des voies en ordonnée et nommer le courant j12. Même méthode pour les autres ampèremètres en nommant les courants j23 et j31. Le temps en abscisse. Mettre le générateur triphasé sur Hz et 9V. Brancher les trois ampèremètres afin de mesurer l intensité du courant traversant les récepteurs (lampes). Créer un nouveau fichier Lancer l acquisition. Enregistrer le fichier correspondant à ces graphes j(t) Modifier le montage : brancher les trois ampèremètres sur les fils de phase. Lancer l acquisition. Enregistrer le fichier correspondant à l ensemble des graphes sous le même nom que précédemment. Glisser déposer le temps en abscisse. Nommer la grandeur t, durée : ms. Fichier «Nouveau». Cliquer sur. Faire Fichier, Enregistrer sous Choisir le dossier d enregistrement puis donner le nom intensités_triangle.lab 3
Résultats obtenus Tensions triphasées u1, u2, u (V) 1 1 t (s) 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 - -1-1 -2 Mesures des courants avec couplage triangle (i1,i2 et i3 sont les courants traversant les lampes, i4,i et i6 sont les courants dans les fils de phase) 1 i2, i1, i6, i, i3, i4 (m A ) 8 6 4 2 t (m s) 1 1 2 2 3 3 4 4-2 -4-6 -8-1 Mesures des courants avec couplage étoile (i1,i2 et i3 sont les courants traversant les lampes, i est le courant dans le fil neutre) i2, i3, i1, i, io (ma) 4 3 2 1 1 1 2 2 3 3 4 4-1 -2-3 -4 4
3 Exploitation Agrandir les courbes : utiliser des échelles automatiques => Cliquer sur l icône Utiliser le pointeur pour lire les valeurs maximales des tensions et courants ainsi que le décalage temporel entre les courbes. => Clic droit sur le graphique et choisir Pointeur. 4 Interprétation Calculer le déphasage des signaux sinusoïdaux. Noter les valeurs maximales obtenues pour les courants pour le couplage triangle. Vérifier si le montage est équilibré puis déterminer les rapports entre les courants dans les fils de lignes et les trois récepteurs. Pour le couplage étoile, vérifier si le montage est équilibré. La valeur du courant dans le fil neutre est-elle nulle? Compte-rendu - Cliquer sur l onglet Compte-rendu. - Ecrire le titre : Cliquer sur l icône et définir un rectangle. - Insérer les graphiques u(t) et i(t) pour les différents montages - Ouvrir la boîte de dialogue et cliquer sur la courbe à insérer. - Définir un rectangle contenant les courbes u(t). - Répondre aux questions posées. - Aller dans l aperçu avant d imprimer et éventuellement modifier les éléments du compte-rendu. - Cliquer sur l icône et définir un rectangle pour les réponses. - Cliquer sur l icône.
Corrections Tensions triphasées u3, u1, u2 (V) 1 1 t (s) 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 - -1-1 -2 Les tensions et les courants sont décalés d un tiers de période, donc le déphasage des signaux sinusoïdaux est Δ ϕ = 2 π*(t/3)/ T = 2 π/3. Couplage triangle 1 i2, i6, i3, i, i1, i4 (ma) 8 6 4 2 1 1 2 2 3 3 4 4-2 -4-6 -8-1 Valeurs maximales obtenues pour les courants pour le couplage triangle : I 4 = 96 ma I1 = ma I = 1 ma I2 = 7 ma I 6 = 13 ma I3 = 6 ma I 4 / I 1 = 1,7 I / I 2 = 1,72 I 6 / I 3 = 1,72 Les mesures des courants i 1, i 2 et i 3 (valeurs maximales) montrent que le montage n est pas parfaitement équilibré (les lampes ne sont pas identiques). Le rapport des valeurs maximales est très proche de 3. 6
i2, i3, i1, i, io (m A) 4 3 2 1 1 1 2 2 3 3 4 4-1 -2-3 -4 Si le montage est équilibré, i 1 + i 2 + i 3 =. Les mesures des courants i 1, i 2 et i 3 (valeurs maximales) montrent que le montage n est pas parfaitement équilibré (les lampes ne sont pas identiques), en conséquence le courant dans le fil neutre (i) est faible mais n est pas nul. 7