I- Puissance instantanée, p

Chapitre 10 : Puissances Partie B.3.5 du programme officiel
TP Variateur de lumière
(lampe 6V-0,35A, transistor NPN BD135, résistance de base 1kΩ, éventuellement résistance de
visualisation de 10Ω)
Le but est de créer un variateur de lumière avec une commande 50Hz faible puissance et une batterie 6V.
1/ Alimentation directe de la lampe par la commande
On manque de puissance.
2/ Circuit puissance
Le circuit puissance (batterie) ne permet pas de faire varier la lumière.
3/ Amplification de courant
On utilise un transistor.
Comparaison des courants : Ic=Ib. Le courant de la
commande est amplifié (multiplié par 150).
4/ Limite du montage
Observation des tensions.
Puissance moyenne dissipée par le transistor : p=130mW
(chaleurpertes)
Bilan des puissances :
Exprimer les puissances des dipôles (tension×intensité).
Quel est le but du montage ?
De quels générateurs a-t-on besoin ?
Où sont les pertes ?
RB
VCC
iL
uGBF
uCE
uR
uRB
iB
R
uL

TP Moteur asynchrone
1/ Plaque signalétique
a) Relever les valeurs de la plaque signalétique.
b) Quelle est la fréquence de synchronisme du champ tournant ?
La vitesse de synchronisme ns est la vitesse arrondie proche de la vitesse à vide.
c) Calculer le nombre de paire de pôles.
f=pn
2/ Mesures
a) Rappelle de la formule du glissement.
g= 1–n/ns
b) Faire le montage permettant de compléter les tableaux ci-dessous. Le glissement est calculé, à la fin,
pour chaque point de fonctionnement. Grâce aux offsets régler, à l’arrêt, P et T à 0. Mettre en marche le
moteur à vide et régler, grâce aux étalonnages T à 0 et n à 1500tr/min.
U=200V
I (A)
3,5
Tu
(N.m)
n
(tr/min)
Pélec
Pméca
0
g

U=400V
I (A)
3,5
Tu
(N.m)
n
(tr/min)
Pélec
Pméca
0
g
3/ Caractéristiques
a) Tracer la caractéristique mécanique Tu(n,g) pour U=200V puis pour U=400V sur le même repère.
b) De même pour I(n).
c) Vérifier que dans la partie utile (g faible) , Tu proportionnel à V² et à g.
4/ Bilan de puissances
a) Théorique
Rappeler le bilan de puissances.
Calculer le rendement avec les valeurs de la plaque.
b) Pratique
Donner les pertes constantes.
Mesurer la résistance entre deux phases. En déduire les pertes Joule au stator.
Faire le bilan de puissances. En déduire les pertes Joule au rotor et le rendement.

200V
N ( tr/min)
Tu (N.m)
Pélec
Pméca
U (v)
G
I (A)
1477
0
90
0
200
0,01533
0,9
1468
0,9
164
128
200
0,02133
1,2
1454
1,5
136
221
200
0,03067
1,5
1438
2,1
175
314
200
0,04133
1,8
1424
2,6
205
390
200
0,05067
2,1
1409
3
233
439
200
0,06067
2,4
1397
3,4
264
495
200
0,06867
2,7
1369
3,9
298
545
200
0,08733
3
1353
4,1
323
578
200
0,09800
3,3
400V
N ( tr/min)
Tu (N.m)
Pélec
Pméca
U (v)
G
I(A)
1496
0
71
0
400
0,00267
1,9
1485
1,9
206
289
400
0,01000
2,1
1478
3,4
318
526
400
0,01467
2,3
1471
4,5
399
689
400
0,01933
2,5
1465
5,3
449
790
400
0,02333
2,7
1460
5,8
508
878
400
0,02667
2,9
1454
6,3
564
942
400
0,03067
3,1
1450
6,8
607
1007
400
0,03333
3,3
1350 1375 1400 1425 1450 1475 1500
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
Tu(N.m)en fonction de N sur 200V
1350 1375 1400 1425 1450 1475 1500
0,75
1
1,25
1,5
1,75
2
2,25
2,5
2,75
3
3,25
3,5
I(n) en fonction de N(tr/min) (200V)
1450 1460 1470 1480 1490 1500
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
Tu(N.m)en fonction de N sur 400V
1450 1460 1470 1480 1490 1500
1,8
1,9
2
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3
3,1
3,2
3,3
I(n) en fonction de N(tr/min) (400V)

u
D
i
u
D
i
Cours
I- Puissance instantanée, p
p = ui en watts (W)
1/ Convention récepteur
p est la puissance reçue par le dipôle.
Remarque :
 p>0, le dipôle reçoit réellement de la puissance
 p<0, le dipôle fournit réellement de la puissance
2/ Convention générateur
p est la puissance fournie par le dipôle.
Remarque :
 p>0, le dipôle fournit réellement de la puissance
 p<0, le dipôle reçoit réellement de la puissance
3/ Energie
L’énergie est l’aire algébrique entre la courbe de p(t) et l’axe des temps.
Exemple : courbe, énergie reçue par le dipôle entre t1 et t2 est …
Remarque : cas particulier du continu.
II- Puissance active, P
La puissance active est la valeur moyenne de la puissance instantanée :
P =<p>=<ui>. L’unité de P est le watt (W) et P se mesure avec un wattmètre de symbole.
III- Puissance apparente, S
S = UI en volt.ampères (VA) se mesure avec un ampèremètre et un voltmètre en AC+DC.
IV- Facteur de puissance, k
k =
Error!
(pas d’unité). Plus P est proche de S moins il y a de pertes en ligne.
V- Cas particulier du régime sinusoïdal
1/ Puissance instantanée : p = u i on prend i=I 2 sin(t) et u=U 2 sin(t+) avec =(I,U)
2/ Puissance active : P = <ui> = <U 2 sin(t+) I 2 sin(t)>=UI <2 >… , or sin(t+) sin(t)=
Error!
[cos–
cos(2t+)]
 P = UI cos + UI<cos(2t+)>
 P = UI cos Remarque : P=U.I (produit scalaire) car U.I=||U|| ||I|| cos(I,U) = UI cos
3/ Puissance apparente et facteur de puissance : S=UI et P=UIcos  k = cos
4/ Puissance réactive (n’est définie qu’en sinusoïdal) : Q = UI sin en volt.ampères réactifs (var)
5/ Relations entre les puissances (se déduisent du triangle des puissances)
S² = P²+Q² et tan = Q/P
6/ Théorème de Boucherot
Les puissances active et réactive absorbées par une association quelconque de dipôles sont égales à la somme des puissances
actives et réactives absorbées par ces dipôles.
Exemple : P = P1 + P2 + P3 et Q = Q1 + Q2 + Q3
S= P²+Q²
7/ Dipôles R, L, C
P= UI cos
Q=UI sin
S=UI
k
R
0
UI=RI²=U²/R
0
UI=RI²=U²/R
1
L
90°
0
UI= LI² = Error!
UI= LI²= Error!
0
C
-90°
0
–UI= – Error! I² = –U²C
UI= Error! I²=U²C
0
S
P
Q
W
u1
D1
i
u2
D2
D3
p
0
t