Étude du moteur asynchrone triphasé - Sn-Bretagne

TP N° 12 : La génératrice à courant
continu
DÉROULEMENT DE LA SÉANCE
TITRE
ACTIVITÉS PROF
ACTIVITÉS ÉLÈVES
MOYEN
DURÉE
-
Fin du T.P. { 4 heures}
Page 1 sur 11
Tableau de comité de lecture
Date de lecture
5 février 2004
Lecteurs
CROCHET David
Observation
Première écriture et réaménagements mineurs
Remarques rédacteur
Date modifications
5 février 2004
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 :
E-Mail :
Adresse Professionnel :
[email protected]
David Crochet
Apt. 82
 Un dossier élève (pages 4 à -)
17, rue des sorbiers
 Un dossier prof (pages - à - )
50000 Saint-Lô
 Un dossier ressource (page - à -)
 Un transparent (page - )
Page 2 sur 11
TP N° 12
La génératrice à courant continu
Niveau : Tale BEP ELEC
Lieu : Salle de mesure
Durée : 4 heures
Organisation : groupe ½ classe, travail par binôme
LIAISON AU RÉFÉRENTIEL

PRÉ-REQUIS
Les élèves doivent être capables :
OBJECTIFS
Les élèves devront être capables de :
NIVEAU D'APPRENTISSAGE
-
Apprendre à (savoir intégré)
Apprendre à (savoir actif)
MÉTHODE
-
Active
Page 3 sur 11
EXPÉRIMENTATION SCIENTIFIQUE
B.E.P. ELEC
MESURES ET ESSAIS
DOSSIER PÉDAGOGIQUE
TP N° 12
La Génératrice à
courant continu
Objectif :
- Étudier la caractéristique a vide de la génératrice à courant continu
-
Matériel :
- 1 génératrice à courant continu a excitation indépendante
- 1 Ampèremètre
- 1 Voltmètre
- 1 MAS
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 11
TP 12 - Étude de la génératrice à courant continu
1. Partie Théorique : Circuit alimenté en alternatif
Une tension monophasée 230 V / 50 Hz est appliquée à un circuit comportant
en série un condensateur de 12 µF et une bobine dont la résistance est de 180  et
I’inductance de 0,5 H.
1.1. Donner le schéma électrique complet
1.2. Calculer la réactance (XL) de l’inductance de la bobine
1.3. Calculer la réactance (XC) de la capacité
1.4. Calculer l’impédance (ZL) de la bobine
1.5. Calculer l’impédance (Z) de l’ensemble du circuit
1.6. Calculer le déphasage (L) entre le courant et la tension aux bornes de la
bobine
1.7. Calculer le déphasage () entre le courant et la tension aux bornes du circuit
1.8. Définir la dominante de ce circuit : Résistif, Inductif ou Capacitif. Et
expliquez pourquoi
2. Partie théorique : Alternateur triphasé
Un alternateur triphasé 230/400 V tétrapolaire est entraîné à 1500 tr.min-1. Chargé,
il débite un courant de 650 A, son rendement est de 98% et son facteur de
puissance est de 0,9
Turbine
GS
230 / 400 V
f = ??
I = 650 A
cos  = 0,9
 = 98 %
2.1. Calculer la fréquence des courants générés par la génératrice synchrone
(alternateur).
2.2. Calculer la puissance apparente débitée en charge par l'alternateur
2.3. Calculer la puissance active débité en charge par l'alternateur
Page 5 sur 11
2.4. Calculer la puissance utile de la turbine lorsque la génératrice synchrone
débite 405 kW.
3. Partie théorique : Électronique
I1
 = 20
VE = 12 V
VS = 5 V
VBE = 0,7 V
IC
R1
IB
IZ
VE
DZ
IS
VZ
I2
R2
VS
3.1. Calculer la valeur de la tension de la diode zéner VZ.
3.2. Calculer le courant de collecteur IC en admettant que le courant de base IB est
de 0,2 A
3.3. Calculer la puissance dissipée dans la résistance R2 sachant que le courant IS
est nul.
4. Partie pratique : Étude de la génératrice à courant continu U= f(Ie)
Proposer un schéma de montage de la génératrice à courant continu. Cette
génératrice sera mise en rotation par un moteur asynchrone triphasée.
Le courant d'excitation de la génératrice sera effectué par la source de tension
continue variable. Et on veut mesurer la tension que produit cette génératrice.
Vous devrez présenter le résultat de l'essai sous forme de courbe et la commenter.
Page 6 sur 11
EXPÉRIMENTATION SCIENTIFIQUE
B.E.P. ELEC
MESURES ET ESSAIS
DOSSIER PROFESSEUR
TP N° 12
La Génératrice à
courant continu
Objectif :
- Étudier la caractéristique a vide de la génératrice à courant continu
-
Matériel :
- 1 génératrice à courant continu a excitation indépendante
- 1 Ampèremètre
- 1 Voltmètre
- 1 MAS
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 7 sur 11
TP 12 - Étude de la génératrice à courant continu
1. Partie Théorique : Circuit alimenté en alternatif
Une tension monophasée 230 V / 50 Hz est appliquée à un circuit comportant
en série un condensateur de 12 µF et une bobine dont la résistance est de 180  et
I’inductance de 0,5 H.
1.1. Donner le schéma électrique complet
Bobine
R = 180 
C = 12 µF
L = 0,5 H
230 V 50 Hz
1.2. Calculer la réactance (XL) de l’inductance de la bobine
XL = L. = L  2  50 = 0,5  2  3,141  50 = 157
XL = 157 
1.3. Calculer la réactance (XC) de la capacité
XC =
1
1
=
= 265
-6
Cω 12.10  2  3,141 50
XC = 265 
1.4. Calculer l’impédance (ZL) de la bobine
ZL = R 2  X 2L = 1802  1572 =239
ZL = 239 
1.5. Calculer l’impédance (Z) de l’ensemble du circuit
Z = R 2   Lω 

2
2
1 
1


2
 = 210
 = 180   0,5  314 
-6
12.10  314 
Cω 

Z = 210 
1.6. Calculer le déphasage (L) entre le courant et la tension aux bornes de la
bobine
Page 8 sur 11
cos L =
R 180
=
= 0,531
Z L 239
L = cos-1 0,531 = 70,4
L = 41,1 °
1.7. Calculer le déphasage () entre le courant et la tension aux bornes du circuit
cos  =
R 180
=
= 0,857
Z 210
 = cos-1 0,857 = 80,0
 = 31,0 °
1.8. Définir la dominante de ce circuit : Résistif, Inductif ou Capacitif. Et
expliquez pourquoi
Le circuit est capacitif car XC est plus grand que XL.
2. Partie théorique : Alternateur triphasé
Un alternateur triphasé 230/400 V tétrapolaire est entraîné à 1500 tr.min -1. Chargé,
il débite un courant de 650 A, son rendement est de 98% et son facteur de
puissance est de 0,9
Turbine
GS
230 / 400 V
f = ??
I = 650 A
cos  = 0,9
 = 98 %
2.1. Calculer la fréquence des courants générés par la génératrice synchrone
(alternateur).
L'alternateur a 4 pôles, donc 2 paires de pôles.
f = p.n = 2
1500
= 50
60
f = 50 Hz
2.2. Calculer la puissance apparente débitée en charge par l'alternateur
S = 3 UI = 3 400650 = 450.103
S = 450 kVA
2.3. Calculer la puissance active débité en charge par l'alternateur
Page 9 sur 11
P = 3 UI.cos  = 3 4006500,9 = 405.103
S = 405 kW
2.4. Calculer la puissance utile de la turbine lorsque la génératrice synchrone
débite 405 kW.
PALT 405.103
Pu =
=
=414.103
η
0,98
Pu = 414 kW
3. Partie théorique : Électronique
I1
IC
R1
IB
IZ
VE
DZ
IS
VZ
I2
R2
 = 20
VE = 12 V
VS = 5 V
VBE = 0,7 V
VS
3.1. Calculer la valeur de la tension de la diode zéner VZ.
VZ = VS + VBE = 5 + 0,7 = 5,7
VZ = 5,7 V
3.2. Calculer le courant de collecteur IC en admettant que le courant de base IB est
de 0,2 A
IC = . IB = 20  0,2 = 4
IC = 4 A
3.3. Calculer la puissance dissipée dans la résistance R2 sachant que le courant IS
est nul.
PR2 = VSI2 = VS(IB+IC) = 5  (0,2 + 4) = 5  4,2 = 21
PR2 = 21 W
4. Partie pratique : Étude de la génératrice à courant continu U= f(Ie)
Proposer un schéma de montage de la génératrice à courant continu. Cette
génératrice sera mise en rotation par un moteur asynchrone triphasée.
Page 10 sur 11
Le courant d'excitation de la génératrice sera effectué par la source de tension
continue variable. Et on veut mesurer la tension que produit cette génératrice.
Vous devrez présenter le résultat de l'essai sous forme de courbe et la commenter.
Page 11 sur 11