Electrocinétique Circuits magnétiques Bobine à noyau de fer Transformateur Systèmes triphasés Machine Synchrone

Documents pareils
1 Systèmes triphasés symétriques

CHAPITRE XIII : Les circuits à courant alternatif : déphasage, représentation de Fresnel, phaseurs et réactance.

Charges électriques - Courant électrique

Module d Electricité. 2 ème partie : Electrostatique. Fabrice Sincère (version 3.0.1)

CH IV) Courant alternatif Oscilloscope.

MESURE DE LA PUISSANCE

Equations différentielles linéaires à coefficients constants

Circuits RL et RC. Chapitre Inductance

Oscillations libres des systèmes à deux degrés de liberté

LES APPAREILS A DEVIATION EN COURANT CONTINU ( LES APPREILS MAGNETOELECTRIQUES)

Exercice 1. Exercice n 1 : Déséquilibre mécanique

CHAPITRE IX : Les appareils de mesures électriques

CHAPITRE IV Oscillations libres des systèmes à plusieurs degrés de liberté

IUT DE NÎMES DÉPARTEMENT GEII ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE CONVERSION AC/DC AMÉLIORATION DU FACTEUR DE PUISSANCE

Electrotechnique. Fabrice Sincère ; version

10 leçon 2. Leçon n 2 : Contact entre deux solides. Frottement de glissement. Exemples. (PC ou 1 er CU)

ÉVALUATION FORMATIVE. On considère le circuit électrique RC représenté ci-dessous où R et C sont des constantes strictement positives.

Infos. Indicateurs analogiques encastrables pour installation à courants forts. Série M W/P/ LSP BWQ BGQ TP TG WQ /0S WQ /2S FQ /2 W BI BIW DFQ

Le transistor bipolaire

Convertisseurs Statiques & Machines

sciences sup Cours et exercices corrigés IUT Licence électricité générale Analyse et synthèse des circuits 2 e édition Tahar Neffati

TP 7 : oscillateur de torsion

M HAMED EL GADDAB & MONGI SLIM

MATIE RE DU COURS DE PHYSIQUE

CONCOURS COMMUN 2010 PHYSIQUE

Chapitre 7. Circuits Magnétiques et Inductance. 7.1 Introduction Production d un champ magnétique

CARACTERISTIQUE D UNE DIODE ET POINT DE FONCTIONNEMENT

Module : propagation sur les lignes

Instruments de mesure

Solutions pour la mesure. de courant et d énergie

Méthodes de Caractérisation des Matériaux. Cours, annales

La compensation de l énergie réactive

Électricité au service des machines. heig-vd. Chapitre 3. Alimentations électriques, courant alternatif 3-1

Les résistances de point neutre

Système ASC unitaire triphasé. PowerScale kva Maximisez votre disponibilité avec PowerScale

CH 11: PUIssance et Énergie électrique

Laboratoires de Physique générale

TRAVAUX PRATIQUES SCIENTIFIQUES SUR SYSTÈME

BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL EPREUVE DE TRAVAUX PRATIQUES DE SCIENCES PHYSIQUES SUJET A.1

Donner les limites de validité de la relation obtenue.

Energie et conversions d énergie

Licence Professionnelle de Génie Industriel Université Paris VI-Jussieu ; CFA Mecavenir Année Cours de Génie Electrique G.

Introduction. Mathématiques Quantiques Discrètes

n 159 onduleurs et harmoniques (cas des charges non linéaires) photographie Jean Noël Fiorina

CHAPITRE V. Théorie de l échantillonnage et de la quantification

M1107 : Initiation à la mesure du signal. T_MesSig

DimNet Gradateurs Numériques Evolués Compulite. CompuDim 2000

1.1.1 Signaux à variation temporelle continue-discrète

Les Mesures Électriques

Cours d électricité. Introduction. Mathieu Bardoux. 1 re année. IUT Saint-Omer / Dunkerque Département Génie Thermique et Énergie

1 ère partie : tous CAP sauf hôtellerie et alimentation CHIMIE ETRE CAPABLE DE. PROGRAMME - Atomes : structure, étude de quelques exemples.

CONCOURS GÉNÉRAL DES LYCÉES Session Durée 5 heures. Corrigé. Poséidon au secours d Éole pour produire l énergie électrique

Chapitre 1 Régime transitoire dans les systèmes physiques

Cours d Electromagnétisme

Etudier l influence de différents paramètres sur un phénomène physique Communiquer et argumenter en utilisant un vocabulaire scientifique adapté

BK 2515, BK 2516 DAS 50 DAS 30

Equipement. électronique

5. Les conducteurs électriques

Electricité. Electrostatique

ELEC2753 Electrotechnique examen du 11/06/2012

Gestion et entretien des Installations Electriques BT

Cours d électricité. Circuits électriques en courant constant. Mathieu Bardoux. 1 re année

TABLE DES MATIÈRES 1. DÉMARRER ISIS 2 2. SAISIE D UN SCHÉMA 3 & ' " ( ) '*+ ", ##) # " -. /0 " 1 2 " 3. SIMULATION 7 " - 4.

Michel Henry Nicolas Delorme

électricité Pourquoi le courant, dans nos maison, est-il alternatif?

TABLE DES MATIERES CHAPITRE 1 OSCILLATEURS LINÉAIRES...3

Elec II Le courant alternatif et la tension alternative

LES CARACTERISTIQUES DES SUPPORTS DE TRANSMISSION

CNC corrigé

Caractéristiques des ondes

Mini_guide_Isis_v6.doc le 10/02/2005 Page 1/15

Automatique Linéaire 1 Travaux Dirigés 1A ISMIN

PRODUIRE DES SIGNAUX 1 : LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES, SUPPORT DE CHOIX POUR TRANSMETTRE DES INFORMATIONS

Mini_guide_Isis.pdf le 23/09/2001 Page 1/14

Applications en imagerie cérébrale (MEG/EEG)

- Automatique - Modélisation par fonction de transfert et Analyse des systèmes linéaires continus invariants

TS 35 Numériser. Activité introductive - Exercice et démarche expérimentale en fin d activité Notions et contenus du programme de Terminale S

Débit d'eau et production d'électricité

Variation de vitesse des machines à courant alternatif. par

Série 77 - Relais statiques modulaires 5A. Caractéristiques. Relais temporisés et relais de contrôle

SUJET ZÉRO Epreuve d'informatique et modélisation de systèmes physiques

Lycée SCHWEITZER MULHOUSE PC* 2012/ 2013 TRAVAUX PRATIQUES DE PHYSIQUE LIVRET 2

PRODUCTION, CONVERSION OU DISTRIBUTION DE L ÉNERGIE ÉLECTRIQUE

Introduction à l électronique de puissance Synthèse des convertisseurs statiques. Lycée Richelieu TSI 1 Année scolaire Sébastien GERGADIER

Cahier technique n 158

Fiche 7 (Analyse): Notions d'électricité

Acquisition et conditionnement de l information Les capteurs

Exercice 1 Trouver l équation du plan tangent pour chaque surface ci-dessous, au point (x 0,y 0,z 0 ) donné :

Les interférences lumineuses

Repérage d un point - Vitesse et

Oscillations forcées en régime sinusoïdal.

Simulation Matlab/Simulink d une machine à induction triphasée. Constitution d un référentiel

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

Didier Pietquin. Timbre et fréquence : fondamentale et harmoniques

Union générale des étudiants de Tunisie Bureau de l institut Préparatoire Aux Etudes D'ingénieurs De Tunis. Modèle de compte-rendu de TP.

Travaux dirigés de magnétisme

Physique - Résumés de cours PCSI. Harold Erbin

1 Savoirs fondamentaux

Champ électromagnétique?

Transcription:

Julien Seigneurbieux Conversion d énergie Présentation Générale Semestre 1 Electrocinétique Circuits magnétiques Bobine à noyau de fer Transformateur Systèmes triphasés Machine Synchrone 1

Rappels d électrocinétique Conventions et notations Considérations énergétiques Mesure des grandeurs électriques, principes et caractéristiques des appareils

Grandeur Sinusoïdale v(t) t La valeur instantanée est une fonction sinusoïdale du temps 3

Grandeur Sinusoïdale Caractéristiques essentielles v(t) Période T mesurée en s t Fréquence f = 1/T en Hz T Pulsation ω = π f en rad/s 4

Grandeur Sinusoïdale Caractéristiques essentielles v(t) amplitude V max (ici en V) V t valeur efficace V avec V max = V v ( t) = V cosωt = V cosωt max 5

Remarque La valeur efficace est la grandeur la plus importante en électricité industrielle Le courant efficace est égal à la valeur du courant continu qui crée le même effet Joule que le courant sinusoïdal i(t) amplitude I max i(t) t I I t valeur efficace I même effet Joule 6 que le sinus

Grandeur sinusoïdale Notation angulaire On fait souvent le changement de variable θ = ω t v(θ) π θ π notation angulaire 7

v(θ) Grandeur Sinusoïdale Phase à l origine φ π θ v ( t) = V cos t ω π θ v ( t) = V cos( ω t +ϕ) φ 8

Grandeur Sinusoïdale Modes de représentation v(t) t v Temporelle ( t) = V cos( ω t +ϕ) Par convention, le cosinus est utilisé par défaut 9

Grandeur Sinusoïdale Modes de représentation v(t) t Complexe V = Ve j ( ω t+ϕ ) Les grandeurs étant le plus souvent à la même pulsation (secteur), on omet volontairement le j( t ) terme e ω 10

Grandeur Sinusoïdale Modes de représentation v(t) t Complexe V = Ve jϕ Remarque : Le module du nombre complexe est la valeur efficace de la grandeur sinusoïdale 11

Grandeur Sinusoïdale la représentation de FRESNEL v(θ) amplitude complexe π θ V Im ϕ V = Ve jϕ φ Re et : v = ( t ) [ V e j t ] ω Re 1

Grandeur Sinusoïdale Déphasage entre deux grandeurs sinus i(θ) v(θ) π θ φ v φ i v ( t) = V cos( ω t + ϕ ) v i ( t) = I cos( ω t + ϕ ) 13 i

Grandeur Sinusoïdale i(θ) v(θ) Déphasage entre courant et tension Im θ V ϕ π ϕ v I ϕ i ϕ = ϕ ϕ v i Re ϕ toujours compté du courant vers la tension 14 ϕ positif : déphasage arrière ϕ négatif : déphasage avant

Grandeur Sinusoïdale Exemple du circuit inductif. I R v ( t) = V cos( ωt) V L ϕ V jlωi i ( t) V = cos t R + ( Lω) ( ω ϕ) I RI ϕ = Arctg Lω R 15

Aspects Energétiques Conventions de signe Puissance instantanée: en convention Générateur i v p p ( t) = v( t) i( t) > 0 ( t) = v( t) i( t) Puissance positive si émise par le dipôle. 16

Aspects Energétiques Conventions de signe Puissance instantanée: p ( t) = v( t) i( t) en convention Récepteur p ( t) = v( t) i( t) > 0 Puissance positive si reçue par le dipôle. v i 17

Aspects Energétiques Conventions de signe Puissance instantanée: p ( t) = v( t) i( t) i v convention Générateur convention Récepteur p( t) = v( t) i( t) > 0 18

Aspects Energétiques Conventions de signe Puissance instantanée: p ( t) = v( t) i( t) i v Convention Générateur Convention Récepteur p( t) = v( t) i( t) < 0 19

Aspects Energétiques Différentes puissances Puissance instantanée: On pose: v( t) = V cos( ωt) i( t) = I cos( ωt ϕ) Alors: p( t) = VI cos( ωt) cos( ωt ϕ) cos Soit: p( t) = VI cos( ϕ) + VI cos( ωt ϕ) p ( t) = v( t) i( t) 1 ( a ) cos( b) = [ cos( a b) + cos( a + b) ] terme Constant terme Fluctuant 0

Aspects Energétiques Différentes puissances ( t) = v( t) i( t) = VI cos( ϕ) + VI cos( ωt ϕ) p En valeur moyenne: ( ) ϕ < p t > = P = VI cos Puissance moyenne ou active ou puissance (tout court) 1

Aspects Energétiques Exemple ( t) = v( t) i( t) = VI cos( ϕ) + VI cos( ωt ϕ) p v(θ) i(θ) p(t) P > 0 π θ φ 0 < φ < π/

Aspects Energétiques Exemple ( t) = v( t) i( t) = VI cos( ϕ) + VI cos( ωt ϕ) p v(θ) i(θ) p(t) P = 0 π θ φ φ = π/ 3

Aspects Energétiques Exemple ( t) = v( t) i( t) = VI cos( ϕ) + VI cos( ωt ϕ) p v(θ) i(θ) p(t) π θ φ P < 0 π/ < φ < π 4

Aspects Energétiques Différentes puissances S = V I * = V I e jϕ nous donne : P = Re = Q = Im = [ S] V I cos( ϕ) [ S] V I sin( ϕ) La puissance active La puissance réactive S = S = V I La puissance apparente Attention: uniquement si les courants sont sinusoïdaux et de pulsation identique 5

Aspects Energétiques Facteur de puissance k = P S = VIcosϕ VI = cosϕ Attention: Uniquement en régime sinusoïdal Remarque : S = ϕ ϕ + ( VI cos ) + ( VI sin ) = P Q 6

k Aspects Energétiques Inconvénient de la puissance réactive = P S = P VI = P P + Q = cosϕ Remarques : - cos ϕ faible équivalent à Q important - transporter la même puissance P à V constant avec cos ϕ faible implique I important - la quasi-totalité des appareils électriques consomment du réactif - Une préoccupation permanente est de relever le cos ϕ par des condensateurs ou des 7 compensateurs synchrones

Rappels Résistance i ( t) = R i( t) donc V RI v = ( t) i( t) > =< R i( t) P =< v > = RI = Q = 0 V R v I R V φ = 0 V P = RI = Q = 0 R 8

v ( t) di dt ( t) Rappels ( t) i( t) > = VI cos 0 P =< v ϕ = inductance i = L et V = Lω I v L VI ϕ Lω Q = sin = I = V L ω I V φ = + π/ P = 0 Q = Lω I = V Lω V = jl ω 9 I

( t) dv i ( t) = dt Q = VI Rappels condensateur I = C et V v C P = 0 sinϕ = Cω V = Q = Cω V Cω ( t) i( t) > = VI cos 0 P =< v ϕ = I Cω = I Cω I i φ = - π/ V = I jcω 30 V

Aspects Energétiques Courant et tension de pulsations différentes Puissance instantanée: On pose: v( t) = V cos( ωt) i ( t) = I cos( ω' t ϕ) Alors: p ( t) = VI cos( ωt) cos( ω' t ϕ) cos p ( t) = v( t) i( t) ( a ) cos( b) = [ cos( a b) + cos( a + b) ] Soit: p ( t) = VI cos( ( ω ω' ) t + ϕ) + VI cos( ( ω + ω' ) t ϕ) 1 Terme Fluctuant ( ) > 0 donc : < p t = Terme Fluctuant 31

3 Aspects Energétiques Tension sinusoïdale et courant non-sinusoïdal ( ) ( ) = = n k k k t k I t i 1 cos ϕ ω ( ) ( ) t V t v ω cos = On pose: Calculons S : = + = n k k I V I V S 1 + = + = n k k I V I V I V S 1 1 1 1 sin cos ϕ ϕ Terme P Terme Q Terme D Une charge non linéaire est alimentée en tension = = n k k I I 1

Aspects Energétiques Charge non linéaire Si le courant est composé de plusieurs harmoniques : seul celui qui est de même pulsation que la tension échangera de l énergie avec celle ci. P =< p >= ( t) V 1 I 1 cosϕ Q = V I sinϕ 1 1 33

Aspects Energétiques Courant non-sinusoïdal S = P + Q + D S = P + Q ( t) V 1 P =< p >= I 1 cosϕ Q = V I sinϕ 1 1 34

P =< p >= Aspects Energétiques Courant non-sinusoïdal Facteur de Puissance ( t) V 1 I 1 cosϕ S = V I 1 + n k = V I k k = P S = cosϕ 1 1+ n k= I k I 1 35

Théorème de Boucherot Soit le réseau d impédances ou d appareils électriques : i i 1 i n-1 i n v P = VI cosϕ P = VI 1 1 cosϕ1 P ϕ = n 1 VI n 1 cos n 1 P = n VI n cosϕ n Q = VI sinϕ Q = VI 1 1 sinϕ1 Q ϕ = n 1 VI n 1 sin n 1 Q = n VI n sinϕ n 36

Théorème de Boucherot i i 1 I n-1 i n v La puissance active délivrée par la source couvre la somme des puissances actives consommées par les récepteurs La puissance réactive délivrée par la source couvre la somme des puissances réactives consommées par les récepteurs Ce théorème exprime la conservation des puissances actives et réactives dans un réseau ou les grandeurs électriques sont de même fréquence 37

Principe des appareils de mesure Appareils magnéto-électriques Symbole : Principe : action d un champs magnétique sur un cadre mobile parcouru par un courant La force est proportionnelle à i(t) Mesure de la valeur moyenne de i(t) En cas de redresseur incorporé, mesure de la valeur moyenne de i(t) redressé 38 Ne mesure pas la valeur efficace sauf en sinusoïdal

Principe des appareils de mesure Appareils magnéto-électriques 39

Principe des appareils de mesure Appareils magnéto-électriques 40

Principe des appareils de mesure Contrôleur universel Fonctionnement identique à un appareil magnéto-électrique Ne mesure pas la valeur efficace Sauf en sinusoïdal 41

Principe des appareils de mesure Appareils ferromagnétiques Symbole : Principe : action d un champ magnétique créé par le courant i(t) sur un cadre mobile parcouru par ce même courant i(t) La déviation est proportionnelle à i(t) Mesure de la valeur moyenne de I la graduation est donc en valeur efficace Faible prix, mais utilisation uniquement à 50 Hz 4

Principe des appareils de mesure Appareils ferromagnétiques 43

Principe des appareils de mesure Contrôleur universel RMS 44

Principe des appareils de mesure Wattmètre électrodynamique i(t) Symbole : v(t) Principe : action d un champ magnétique créé par le courant i(t) sur un cadre mobile parcouru par un courant proportionnel à une tension v(t) La force est proportionnelle à v(t) i(t) Mesure de la puissance utilisation uniquement en basse fréquence 45

Mesures de Puissances Wattmètre électronique utilisé en TP 46

Mesures de Puissances Wattmètre électronique utilisé en TP Précaution : branchement point commun courant tension 47

Mesures de Puissances Wattmètre électronique utilisé en TP Calibres et déviation significative faible déviation dépassement calibre 48

Pince à effet Hall Sonde de courant, lecture sur oscilloscope unité pour l oscilloscope 49

Autres outils de mesure Pince ampèremétrique, voltmètre, wattmètre Cet appareil est RMS 50

Autres outils de mesure Pince ampèremétrique, voltmètre, wattmètre Cet appareil est RMS 51

Autres outils de mesure Pince ampèremétrique. Lecture sur écran Cet appareil est RMS Utilisation : problème du calibre et de l offset 5

Autres outils de mesure Pince ampèremétrique. Lecture sur écran Cet appareil n est pas RMS Fonctionnement en wattmètre uniquement en sinusoïdal 53