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TP T STI génie mécanique
PHYSIQUE APPLIQUEE
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Consignes générales pour tous les TP
1) Câbler un circuit électrique en respectant les consignes de sécurité :
-
mise en service de l'alimentation électrique et de la commande après vérification du montage (par
les deux élèves puis par le professeur)
coupure de l'alimentation et de la commande (ou déconnexion) avant toute intervention manuelle
dans le circuit
réalisation du circuit avant de brancher les appareils de mesure en dérivation (voltmètres,
oscilloscope)
2) Maîtriser l'emploi des appareils de mesure : ampèremètre, voltmètre, ohmmètre, multimètre,
oscilloscope :
-
donner le résultat d'une mesure avec le maximum de chiffres significatifs compatible avec les
appareils utilisés
prendre conscience de l'impédance interne des appareils utilisés
3) Relever de façon autonome les oscillogrammes en y faisant figurer : les grandeurs représentées, les
unités, les échelles et les coordonnées des points remarquables.
Ch. Ekstein
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TP 1 : utilisation de l'oscilloscope : visualisation de tensions périodiques
2
Nom :
Un oscilloscope permet de visualiser une tension périodique pendant un intervalle de temps déterminé.
On a donc une courbe dont l'abscisse (X) est l'instant t (en ms) et l'ordonnée (Y) la tension v (en volts) par
rapport à la masse.
Oscilloscope numérique TDS 210 :
Acquisition et impression
Autoset (réglage automatique)
réglages de la voie 1 (Y1) en volts / division
et du positionnement vertical de la trace
réglages de la voie 2 (Y2) en volts / division
réglages de la base de temps (X) en ms / division
et du positionnement horizontal de la trace
mode et niveau de déclenchement du point de départ de la trace (synchronisation)
Le but est donc d'opérer des mesures à partir d'un signal issu du GBF (générateur basses fréquences) en
reliant sa sortie à une entrée de l'oscilloscope, par l'intermédiaire de prises BNC et de 2 cordons, de
préférence un noir pour la masse et un de couleur pour le signal.
1)
2)
3)
4)
Régler et relever un signal sinusoïdal de fréquence f = 50 Hz et d'amplitude Û = 4 V
Régler et relever un signal sinusoïdal de fréquence f = 1000 Hz et d'amplitude Û = 0,5 V
Régler et relever un signal sinusoïdal de période T = 10 ms et d'amplitude Û = 1 V
Régler et relever un signal rectangulaire de fréquence f = 200 Hz et variant entre -5 et +5 V
Ch. Ekstein
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TP 2 : Dipôles en régime sinusoïdal
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NOM :
1) Réaliser le circuit R-L suivant :
voie Y1
voie Y2
L
valeur maximale de u : Û = 5 V
L = 0,15 H
R = 100 
uL
GBF
u
R
uR = Ri
i
on suppose que uR est négligeable devant uL
masse
a) visualiser et relever les deux courbes à l'oscilloscope, la fréquence du générateur réglée à
f = 2 kHz (vérifier la valeur de la période).
b) Mesurer le déphasage  de i par rapport à u à partir des courbes
c) Mesurer l'impédance ZL de la bobine en effectuant le rapport des valeurs efficaces de uL et
de i
d) Déterminer théoriquement les valeurs de ZL et de  et les comparer aux valeurs expérimentales
précédentes
Oscillogramme n° 1
représentant :
sensibilité :
Y1 :
Y2 :
X:

/div. DC/AC
/div. DC/AC
/div.
Pour mesurer I, on peut mesurer la valeur efficace UR et la diviser par R
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2) Réaliser le circuit R-C suivant :
voie Y1
voie Y2
C
valeur maximale de u : Û = 5 V
C = 0,47 µF
R = 100 
GBF
u
R
Ri
i
a) visualiser et relever les deux courbes à l'oscilloscope, la fréquence du générateur réglée à
f = 200 Hz (vérifier la valeur de la période).
b) Mesurer le déphasage  de i par rapport à u à partir des courbes
c) Mesurer l'impédance ZC du condensateur en effectuant le rapport des valeurs efficaces de uC et de i
d) Déterminer théoriquement les valeurs de ZC et de  et les comparer aux valeurs expérimentales
précédentes
Oscillogramme n° 2
représentant :
sensibilité :
Y1 :
Y2 :
X:
Ch. Ekstein
/div. DC/AC
/div. DC/AC
/div.
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3) Puissances dans un circuit R-L-C :
Réaliser le circuit suivant :
voie Y1
L
valeur maximale de u : Û = 5 V
L variable
C = 10 µF
R = 100 
uL
GBF
u
voie Y2
C
uc
R
uR = Ri
i
u : sinusoïdale
d'amplitude 5 V
de fréquence 100 Hz
a) Quelle est la grandeur observée en voie 1 ? En voie 2 ?
b) Observer, lorsque l'inductance de la bobine varie de sa valeur minimale à sa valeur maximale, la
variation de l'amplitude ÛR et du déphasage  de i par rapport à u.
c) A la fréquence de résonance, la tension u et le courant sont en phase.
Noter la valeur de L correspondante.
A cette fréquence de 100 Hz, vérifier la relation : L C ² = 1
d) Toujours dans ces mêmes conditions, relever les valeurs efficaces (avec le maximum de précision)
U, UR, UL, UC. En déduire la valeur efficace I.
e) Déterminer alors les puissances actives et réactives des trois composants. Vérifier le théorème de
Boucherot
f) Recommencer les mesures de la question d) pour une valeur de L = 0,15 H puis déterminer dans
ce cas les puissances actives et réactives des trois composants.
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TP 3 : Puissances en régime monophasé, diminution du facteur de puissance (tables paires)
Le circuit à étudier est le suivant :
i
L
L = 0,8 H
R = 100 
(rhéostat 330)
Secteur EDF
transformateur
v
R
C = 15 µF
Récepteur
1) Tracer le schéma du circuit avec les appareils permettant de mesurer les valeurs
efficaces V, I et la puissance active P absorbée par le récepteur.
2) Régler le rhéostat pour obtenir à l'ohmmètre une résistance R = 100 
3) Réaliser le circuit sans mettre sous tension. Faire vérifier par le professeur.
4) Relever les valeurs mesurées et en déduire les valeurs :
a. de la puissance apparente S
b. du facteur de puissance cos 

c. de la puissance réactive Q
 On branche en plus un condensateur de capacité C= 15 µF aux bornes du récepteur. 
Mesurer et déterminer les nouvelles valeurs de V, I, P, S, cos  Q. Conclure.










N. B. : branchement du wattmètre :
W
*
v
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récepteur
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TP 4 : Système triphasé équilibré (tables impaires)
Charge résistive :
a) Pour la charge résistive triphasée utilisée, couplée en étoile,
mesurer la résistance R entre deux phases.
En déduire la valeur de r (résistance de chaque élément)
b) Tracer le schéma du circuit qui permet de mesurer :
-
l'intensité I d'un courant en ligne,
une tension simple V
une tension composée U
la puissance active absorbée P pour une phase
sans mettre sous tension
c) On réglera la tension simple V à 23 volts efficaces.
En déduire l'ordre de grandeur de I
d) Réaliser le circuit et prérégler les appareils sans mettre sous tension. Faire vérifier par le professeur.
e) Mesurer I, V, U, P, et déterminer le facteur de puissance.
f) A partir de V = 23 volts, retrouver par le calcul les valeurs de U, I, P, cos .





N. B. : branchement du wattmètre :



PHASE
W
*
v
NEUTRE
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récepteur
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TP 5 sur le transformateur
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NOM :
1) Données (plaque signalétique) valeurs nominales:
 puissance apparente Sn = 160 VA
 tension efficace d’alimentation primaire U1 = 230 V
 tension efficace à vide du secondaire U2V = 24 V
En déduire les valeurs des intensités nominales I1n et I2n
2) Pour chacun des deux montages suivants, compléter le schéma puis réaliser le circuit (sans mettre
sous tension) à partir d'une source monophasée (secteur EDF).
a) Essai à vide : - au primaire : vérifier la valeur de U1 . Mesurer P1V  pF (pertes fer).
- au secondaire : vérifier la valeur de U2V
Déterminer le rapport de transformation
b) Essai en charge : on branche une charge résistive (rhéostat) R = 10  au secondaire.

 Mesurer U1 , I1 et la puissance active P1 fournie au primaire.
 Mesurer U2 aux bornes de la charge.

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En déduire la puissance P2 absorbée par la charge puis la valeur du rendement.
En déduire également la valeur de cos 1
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TP 6 sur le redressement.
Voie 1 : u
i
D1
iS
K
D2
iD1
iD2
+
R
v
Réseau 50 Hz
230 V
10
u
D4
C
D3
ID4
iD3
1- Réaliser le montage et relever à l'oscilloscope : (voie 1)
- la tension redressée u pour une charge résistive (R = 470 ouvert). (courbe 1)
- le lissage de la tension u lorsqu'on branche un condensateur de 1000 µF en parallèle avec R (K fermé)
(courbe 2).
Mesurer, en indiquant le type d'appareils utilisés, la valeur moyenne et la valeur efficace de u dans les
deux cas.
2- Pour une charge inductive, constituée de la bobine en série avec un rhéostat de résistance r = 10 
pour visualiser le courant i. réaliser le montage suivant :
Voie 1 : u
i
D1
iS
D2
iD1
L
iD2
voie 2 : ri
Réseau 50 Hz
230 V
v
u
D4
D3
iD4
r
ri
iD3
Observer le lissage du courant lorsque l'inductance L de la bobine varie de 0,2 à 1,4 H et
relever à l'oscilloscope :
voie 1 : la tension redressée u et
voie 2 : la tension ri (courbe 3) pour les valeurs extrèmes de L
Mesurer la valeur moyenne de i pour les deux valeurs extrèmes de L.
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Oscillogramme n° 1
représentant :
sensibilité :
Y1 :
Y2 :
X:
/div. DC/AC
/div. DC/AC
/div.
Oscillogramme n° 2
représentant :
sensibilité :
Y1 :
Y2 :
X:
/div. DC/AC
/div. DC/AC
/div.
Oscillogramme n° 3
représentant :
sensibilité :
Y1 :
Y2 :
X:
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/div. DC/AC
/div. DC/AC
/div.
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TP 7 sur le hacheur.
Il s'agit d'observer et d'étudier une charge inductive alimentée par une tension rectangulaire 0/10V
t
de rapport cyclique variable   1
avec t1 : durée du niveau haut et T : période
T
Alimentation continue
double
+15V
0
Oscilloscope :
Voie 1
-15V
i

+
L = 1,4 H
alimentation
continue
u
V
=
Voie 2
12V
Ri
R = 100 
_
maquette hacheur
1)
2)
3)
4)
5)
charge
Observer les variations de la fréquence et du rapport cyclique de u (voie 1 de l'oscilloscope)
Relever puis tracer la courbe des valeurs de <u> en fonction du rapport cyclique .
Observer la forme du courant i quand la fréquence ou  ou L varient
Relever sur la grille ci-dessous u et Ri lorsque f = 250 Hz et  = 0,25
Observer les variation, quand varie, de la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu en
série à la place de la résistance dans la charge.
Oscillogramme
représentant u et Ri
sensibilité :
Y1 :
Y2 :
X:
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/div. DC/AC
/div. DC/AC
/div.
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TP 8 sur l'onduleur.
Il s'agit d'observer et d'étudier un circuit inductif alimenté par une tension rectangulaire
alternative.
Soit à réaliser le circuit suivant :
L = 1,4 H
R = 1 k
i
L
GBF
u
R
1) Régler le générateur pour obtenir des signaux rectangulaires alternatifs (voie 1) de fréquence
100 Hz et de valeur maximale Û = 4 V
2) Proposer un schéma de branchement de l’oscilloscope qui permette de visualiser u et uR = Ri
(image de i)
3) Relever les courbes (voies 1 et 2) de u et de uR sur la grille ci-dessous
4) Commenter ces deux courbes
5) Mesurer la valeur moyenne et la valeur efficace de u et de uR (préciser les réglages du
voltmètre).
6) Que se passe-t-il lorsque la fréquence augmente ?
7) Lorsque f = 100 Hz, déterminer les intervalles de temps (sur une période) pour lesquels la
bobine est récepteur ou générateur
Oscillogramme représentant
u et uR
sensibilité :
Y1 :
Y2 :
X:
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/div.
/div.
/div.
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TP 9 sur le moteur asynchrone.
1) relever et interpréter les indications de la plaque signalétique (valeurs nominales)
2) couplage du moteur sur le réseau triphasé :
2.1. couplage étoile.
r
a) quelle est la valeur efficace de la tension simple et de
la tension composée à ne pas dépasser ?
1
2
3
b) déterminer les pertes Joule statorique pJS en fonction
de r (résistance d'un enroulement) ou de R (résistance mesurée
à l'ohmètre entre deux phases du stator couplé).
c) Relever les valeurs mesurées sur le module de mesure du banc moteur 1
et effectuer un bilan des puissances du moteur à vide, puis en charge.
2.2. Couplage triangle
a) quelle est (en valeur efficace) la tension simple et
la tension composée à ne pas dépasser ?
1
2
3
b) déterminer les pertes Joule statorique pJS en fonction
de r (résistance d'un enroulement) ou de R (résistance mesurée
à l'ohmètre entre deux phases du stator couplé).
c) Relever les valeurs mesurées sur le module de mesure du banc moteur
et effectuer un bilan des puissances du moteur à vide, puis en charge.
1
grandeurs électriques (P1 pour une phase, I ,V ou U) et grandeurs mécaniques (Pu , n, Tu )
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