Étude du moteur asynchrone triphasé - Sn-Bretagne

TP N° 18 : Le Tube Fluorescent
DÉROULEMENT DE LA SÉANCE
TITRE
ACTIVITÉS PROF
ACTIVITÉS ÉLÈVES
MOYEN
DURÉE
-
Fin du T.P. { 4 heures}
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Tableau de comité de lecture
Date de lecture
18 avril 2004
Lecteurs
CROCHET David
Observation
Première écriture et réaménagements mineurs
Remarques rédacteur
Date modifications
18 avril 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 - )
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TP N° 18
Le Tube Fluorescent
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
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EXPÉRIMENTATION SCIENTIFIQUE
B.E.P. ELEC
MESURES ET ESSAIS
DOSSIER PÉDAGOGIQUE
TP N° 18
Le Tube
Fluorescent
Objectif :
-
Matériel :
- un tube fluorescent
- Un wattmètre
- Un ampèremètre
- Un voltmètre
-
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 :
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TP 18 - Étude du tube fluorescent
1. Partie Théorique : Association RLC
K
R
L
C
UR
UL
UC
U
On donne les infos suivantes :
- R = 60 
- C = 15 µF
- L est inconnu
Essai 1 : L'interrupteur K est fermé et le circuit est sous tension.
- U = 24 V
- f = 50 Hz
- I = 0,122 A
1.1. Calculer Z
1.2. Calculer L puis L
1.3. Calculer la puissance dissipée par la résistance
Essai 2 : L'interrupteur K est ouvert et le circuit sous tension
- U = 24 V
- f = 50 Hz
- I = 0,369 A
1.4. Calculer Z
1.5. Calculer le facteur de puissance du montage (calculer cos )
2. Partie Théorique : Moteur asynchrone triphasé
Un moteur asynchrone à rotor en court-circuit ayant les caractéristiques suivantes :
- 230/400 V 50 Hz
- 24,2 / 14 A
- Pu = 7,5 kW
- cos  = 0,87
- n = 2940 min-1
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- Résistance mesurée entre bornes (moteur couplé) : r = 0,8 
2.1. Calculer la puissance absorbée (PA) = 400 V
2.2. Calculer les pertes joules statoriques (PJS)
2.3. Calculer la fréquence de rotation du moteur (en rad.s-1)
2.4. Calculer le glissement (g) du moteur
2.5. Calculer le couple utile (Cn) du moteur
3. Partie Théorique : transformateur monophasé
Un transformateur monophasé ayant les caractéristiques suivantes :
- 230 / 24 V – 50 Hz
- Sn = 160 VA
Ce transformateur alimente un circuit de commande qui absorbe une puissance de 80
W avec un cos  = 0,75
3.1. Calculer le rapport de transformation (m)
3.2. Sachant que l'enroulement primaire comporte 700 spire, calculer le nombre de
spire de l'enroulement secondaire
3.3. Calculer l'intensité nominale des courants au secondaire (I2N) puis au primaire
(I1N)
3.4. Calculer le courant débité par le secondaire du transformateur (I2) lorsqu'il
alimente la charge
4. Partie Pratique : Le tube fluorescent
4.1. Étude du tube sans condensateur
4.1.1. Donner le montage (d'abord sur brouillon) du montage afin de mesure
les courant, la tension et la puissance absorbé par le tube fluorescent.
4.1.2. Effectuer le montage après avoir montré votre schéma au professeur
4.1.3. Relever les valeurs demandées
4.1.4. Quels est la valeur de l'impédance du tube fluorescent ?
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4.1.5. Calculer le cos  de votre montage
4.1.6. EDF ne veut pas de matériel ayant une tg   0,4. Le tube fluorescent
respecte t'il cette tangente ?
4.1.7. Si c'est le cas, le tube fluorescent consomme trop de puissance réactive.
Que proposer vous de modifier sur le tube fluorescent afin qu'il consomme
moins de puissance réactive ?
4.2. Étude du tube fluorescent avec un condensateur
4.2.1. Réeffectuer les mesures de tension, courant et puissance par la même
méthode qu'à la question 2.1
4.2.2. Relever les valeurs demandées
4.2.3. Quel est la valeur de l'impédance de ce tube fluorescent ?
4.2.4. La tg  est-elle inférieur à 0,4 et respecte t'on les restrictions qu'impose
EDF ?
4.2.5. Relever, sur le tube, la valeur de la puissance active et mesurer le
rendement de ce tube fluorescent =
Puissance émise par le tube
Puissance absorbée par le tube
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EXPÉRIMENTATION SCIENTIFIQUE
B.E.P. ELEC
MESURES ET ESSAIS
DOSSIER PROFESSEUR
TP N° 18
Le Tube
Fluorescent
Objectif :
-
Matériel :
- un tube fluorescent
- Un wattmètre
- Un ampèremètre
- Un voltmètre
-
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 :
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TP 18 - Étude du tube fluorescent
1. Partie Théorique : Association RLC
K
R
L
C
UR
UL
UC
U
On donne les infos suivantes :
- R = 60 
- C = 15 µF
- L est inconnu
Essai 1 : L'interrupteur K est fermé et le circuit est sous tension.
- U = 24 V
- f = 50 Hz
- I = 0,122 A
1.1. Calculer Z
Z=
U
24
=
=197
I
122.103
Z = 197 
1.2. Calculer L puis L
Z = R 2  Lω2  L = Z 2 - R 2 = 1972 - 602 =187
L = 187 
L=
187
187
=
= 596.10-3
ω
2π  50
L = 596 mH
1.3. Calculer la puissance dissipée par la résistance
P = RI² = 600,122² =893.10-3
P = 893 mW
Essai 2 : L'interrupteur K est ouvert et le circuit sous tension
- U = 24 V
- f = 50 Hz
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- I = 0,369 A
1.4. Calculer Z
U
24
=
=65,0
I
369.103
Z=
Z = 65,0 
1.5. Calculer le facteur de puissance du montage (calculer cos )
cos  =
R
60
=
= 0,923
Z 65,0
cos  = 0,923
2. Partie Théorique : Moteur asynchrone triphasé
Un moteur asynchrone à rotor en court-circuit ayant les caractéristiques suivantes :
- 230/400 V 50 Hz
- 24,2 / 14 A
- Pu = 7,5 kW
- cos  = 0,87
- n = 2940 min-1
- Résistance mesurée entre bornes (moteur couplé) : r = 0,8 
2.1. Calculer la puissance absorbée (PA) avec U = 400 V
Pa = 3 UI cos  = 3  400  14  0,87= 8,44.103
Pa = 8,44 kW
2.2. Calculer les pertes joules statoriques (PJS)
PJS =
3
3
rI = 0,814² = 235
2
2
PJS = 235 W
2.3. Calculer la fréquence de rotation du moteur (en rad.s-1)
=
πn 2940π
=
=308
30
30
 = 308 rad.s-1
2.4. Calculer le glissement (g) du moteur
g=
n s  n 3000  2940
=
= 0,02
3000
ns
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g=2%
2.5. Calculer le couple utile (Cn) du moteur
Pu = Cn   Cn =
PU
7,5.103
=
= 24,4
Ω
308
Cn = 24,4 Nm
3. Partie Théorique : transformateur monophasé
Un transformateur monophasé ayant les caractéristiques suivantes :
- 230 / 24 V – 50 Hz
- Sn = 160 VA
Ce transformateur alimente un circuit de commande qui absorbe une puissance de 80
W avec un cos  = 0,75
3.1. Calculer le rapport de transformation (m)
m=
U2
24
=
= 0,104
230
U1
m = 0,104
3.2. Sachant que l'enroulement primaire comporte 700 spires, calculer le nombre
de spire de l'enroulement secondaire
m=
N2
 N2 = m.N1 = 0,104  700 = 73
N1
N1 = 73 spires
3.3. Calculer l'intensité nominale des courants au secondaire (I2N) puis au primaire
(I1N)
Sn = U1.I1N = U2.I2N
I1N =
Sn 160
=
=696.10-3
U1 230
I1N = 696 mA
I2N =
S n 160
=
=6,66
U 2 24
I2N = 6,66 A
3.4. Calculer le courant débité par le secondaire du transformateur (I 2) lorsqu'il
alimente la charge
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P = U I cos   I=
80
P
=
=4,44
24  0,75
Ucos
I = 4,44 A
4. Partie Pratique : Le tube fluorescent
4.1. Étude du tube sans condensateur
4.1.1. Donner le montage (d'abord sur brouillon) du montage afin de mesure
les courant, la tension et la puissance absorbé par le tube fluorescent.
4.1.2. Effectuer le montage après avoir montré votre schéma au professeur
4.1.3. Relever les valeurs demandées
4.1.4. Quels est la valeur de l'impédance du tube fluorescent ?
4.1.5. Calculer le cos  de votre montage
4.1.6. EDF ne veut pas de matériel ayant une tg   0,4. Le tube fluorescent
respecte t'il cette tangente ?
4.1.7. Si c'est le cas, le tube fluorescent consomme trop de puissance réactive.
Que proposer vous de modifier sur le tube fluorescent afin qu'il consomme
moins de puissance réactive ?
4.2. Étude du tube fluorescent avec un condensateur
4.2.1. Réeffectuer les mesures de tension, courant et puissance par la même
méthode qu'à la question 2.1
4.2.2. Relever les valeurs demandées
4.2.3. Quel est la valeur de l'impédance de ce tube fluorescent ?
4.2.4. La tg  est-elle inférieur à 0,4 et respecte t'on les restrictions qu'impose
EDF ?
4.2.5. Relever, sur le tube, la valeur de la puissance active et mesurer le
rendement de ce tube fluorescent =
Puissance émise par le tube
Puissance absorbée par le tube
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