PUISSANCE EN RÉGIME SINUSOIDAL

PUISSANCE EN RÉGIME SINUSOIDAL
MONTAGE D’ ÉTUDE
Question 1 :
Prendre un transformateur ( boîte blanche) ; repérer les bornes du primaire ( rouges ) et les bornes du
secondaire ( noires ). Réaliser le circuit ci-dessous.
Le primaire sera branché entre phase et neutre du réseau triphasé ( choisir la borne noire la plus proche du
neutre ( borne bleue )).
Le récepteur est une bobine réelle sans noyau . PM désigne une pince multifonction ( MX 240 )
BOBINE
REELLE
v
PM
v
PHASE
NEUTRE
TRANSFORMATEUR
PRIMAIRE
SECONDAIRE
A
i
V
FAIRE VERIFIER
Question 2 :
Mettre sous tension ; la pince multifonction permet de mesurer la puissance électrique P consommée par le
récepteur ( bobine) en kW. Relever la valeur de V , I et P.
Calculer la valeur du produit V.I . Est-il égal à P ? Conclusion ?
En régime sinusoidal , le produit V.I n’est pas égal à la puissance P consommée par le récepteur. Ce
produit est appelé « puissance apparente » et noté S ; l’unité de cette grandeur est le VoltAmpère ( VA )
Question 3 :
Dans ce circuit, le courant absorbé par le récepteur , i ,est en retard par rapport à la tension v : c’est le
déphasage ϕ
ϕϕ
ϕ : pour le récepteur étudié ( bobine réelle ) le déphasage est ϕ
ϕϕ
ϕ = 70° environ .Comparer la valeur
du rapport S
P à cos
ϕ
ϕϕ
ϕ . En déduire l’expression de P en fonction de V, I et cos ϕ . Dans la suite P sera appelée
puissance « active ».
RENTRONS DANS LES DÉTAILS…
Question 4 :
Répondre aux questions de l’annexe.
Question 5 :
Réaliser le circuit représenté ci-dessous ; S
C
désigne une source de tension continue ( alimentation AX 503 ).
BOBINE
REELLE
v
PM
A
V
V
S
C
I
FAIRE VERIFIER

Question 6 :
Mettre sous tension ; régler V de sorte que le courant I prenne la même valeur que dans le montage d’étude ;
relever la valeur de V , I et P.
Question 7 :
A partir des valeurs de V et I du montage de la question 5 déterminer la résistance R de la bobine .
Retour au montage d’étude ( voir figure de l’annexe) :
 Calculer la tension V
R
 Exprimer la puissance P
R
consommée par la résistance en fonction de V
R
,I et cos ϕ
ϕϕ
ϕ
R
, ϕ
ϕϕ
ϕ
R
étant le
déphasage entre V
R
et I . Calculer cette puissance et la comparer à la puissance « totale » P .
 Que peut-on alors dire de la puissance P
L
consommée par l’inductance L ?
 Pour vérifier, exprimer P
L
en fonction de V
L
, I et cos ϕ
ϕϕ
ϕ
L
, ϕ
ϕϕ
ϕ
L
étant le déphasage entre V
L
et I , puis
calculer sa valeur.
Petite synthèse :
Une bobine parfaite c’est à dire sans résistance ( on peut l’appeler « inductance » ) ne consomme pas de
puissance : pourquoi ? Parce qu’elle ne transforme pas l’énergie électrique qu’elle reçoit de la source.
Elle échange de l’énergie avec la source de façon périodique sans la transformer ( on peut dire que
l’énergie ne « sort » pas du circuit contrairement à celle que la résistance transforme en chaleur )
Ce phénomène d’échange est évalué par une troisième grandeur, appelée « puissance réactive » dont
l’unité est le voltampère réactif ( var ) :
Q = V I sin ϕ
ϕϕ
ϕ
En résumé, si le récepteur transforme l’énergie qu’il reçoit de la source, on dit qu’il consomme de la
puissance active, c’est P ( la « vraie » puissance ).
Si le récepteur échange de l’énergie avec la source, on dit qu’il consomme de la puissance réactive.
Question 8 :
Calculer la puissance réactive absorbée par le récepteur étudié ; relever la valeur de Q donnée par la pince et
comparer les deux.
CAS DU CONDENSATEUR
Question 9 :
Pour étudier le comportement du condensateur, on a besoin d’une tension de 24 V : pour produire cette tension
à partir du secondaire du transformateur ( S
A
) ,il faut réaliser un montage potentiométrique en utilisant un
rhéostat Rh ( 100 Ω ou 330 Ω ). Réaliser dans un premier temps le montage incomplet de gauche. On utilise la
pince MX 240 pour mesurer V.
FAIRE VERIFIER
Question 10 :
Mettre sous tension et régler le rhéostat pour obtenir V = 24 V .
Mettre hors tension et compléter le circuit en ajoutant un condensateur de 220 µ
µµ
µ F( ci-dessous à droite )
v
i
v
PM
S
A
v
v
PM
S
A
C
Rh Rh

Question 11 :
Relever la valeur de la puissance active et de la puissance réactive.
Question 12 :
Quelle est la valeur de ϕ pour un condensateur ? Calculer la valeur de P et Q pour le condensateur étudié et
comparer aux valeurs mesurées. Pour ce calcul, il faudra relever la valeur de I avec la pince.
Question 13 :
Faire une synthèse concernant le condensateur
ANNEXE : CIRCUIT RL SÉRIE
La bobine réelle étudiée dans le TP est équivalente à un circuit RL série ( voir schéma ci-dessous ); R
représente la résistance du fil et L ( inductance) représente le « caractère » inductif de la bobine, c’est à dire sa
capacité à produire un champ magnétique.
R
i
vBOBINE
REELLE
i
vL
v
R
v
L
BOBINE
REELLE
PARTIE A : La bobine fonctionne en régime sinusoidal. Répondre aux questions suivantes :
Question 1 :
Rappeler les expressions de Z
R
, Z
L
et Z ( impédance équivalente) en fonction R , L et ω.
Question 2 :
Quelle est la valeur du déphasage φ
R
entre v
R
et i ? Celle du déphasage φ
L
entre v
L
et i ?.
Quelle est la valeur de cos φ
R
?
Quelle est la valeur de cos φ
L
?
PARTIE B : La bobine fonctionne en régime continu. Répondre aux questions suivantes :
Question 3 :
Quelle est la valeur de ω si la bobine est alimentée avec une tension continue ?
Question 4 :
En déduire la valeur de Z
L
dans ces conditions. Quelle est alors la valeur de V
L
?
Que « reste » t-il de la bobine en régime continu ?
Que représente alors le rapport I
V ?