Mesure d`un déphasage

LPP12
Niveau : Bac Pro
Option : FMB
Unité : Electricité II
Courant alternatif
MESURE D'UN DEPHASAGE
Fiche professeur 1/4
B.O.
Extrait du référentiel:
Domaine de
connaissance
Compétences
Période,
fréquence,
Valeurs efficace et
maximale d’une
tension
sinusoïdale
Méthode et savoir-faire expérimentaux.
Réaliser un montage expérimental, à partir d’un schéma
ou d’un document technique. Interpréter et exploiter les indications d’une étiquette, de la plaque
signalétique d’un appareil, d’un document technique.
Exécuter un protocole expérimental.
Utiliser un appareil de mesure (ampèremètre, voltmètre, ohmmètre, multimètre, oscilloscope,
sonomètre, pH-mètre). Etalonner un appareil un appareil à l’aide d’une référence. Régler un appareil.
Utiliser la verrerie courante de laboratoire (bécher, pipette jaugée, burette, fiole jaugée)
Respecter les règles de sécurité.
Compte rendu d’une étude expérimentale.
Dessiner un schéma à partir d’un circuit électrique. Tracer un graphique à partir d’un tableau
de valeurs. Rendre compte d’observations.
Objectifs :
Les manipulations proposées permettent de mettre en œuvre et d’évaluer les savoirs-faire expérimentaux suivants :
Exécuter un protocole expérimental.
Réaliser un montage expérimental à partir d’un schéma.
Utiliser un appareil de mesure.
Respecter les procédures et consignes de sécurité établies.
Mais aussi de rendre compte des résultats des travaux réalisés.
Liste de matériel :
Poste élève:
•
Oscilloscope réf. 01185
•
Générateur Basses Fréquences réf. 04082
•
Inductance variable réf. 10449
•
2 multimètres réf. 01266
•
Platine SECUCONTACT réf. 10338
•
Condensateur SECUCONTACT C = 10µF
réf. 10259
•
Résistance SECUCONTACT R = 100 Ω réf.
10252
•
Interrupteur SECUCONTACT réf. 10273
Poste professeur :
•
matériel en double
• matériel de première urgence réf. 16489
Mots clés :
Alternatif.
Oscilloscope.
Déphasage.
Résonance.
Trucs et astuces :
Lors de ce TP les déphasages obtenus sont de l’ordre de 72°. Pour obtenir un déphasage se
rapprochant de 90 ° il faut augmenter la fréquence pour la bobine, et la diminuer pour le
condensateur (le courant se trouve alors fortement diminué, et la tension aux bornes de la voie 2 est
moins nette).
Lors de la visualisation du déphasage dans un condensateur, la fréquence f = 50 Hz provoquera un
léger scintillement à l’oscilloscope (non nuisible à la mesure). On peut augmenter la fréquence à f =
100 Hz, mais alors le déphasage sera diminué (il passera d’environ 72° à 57 °)
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Fiche Professeur 2/4
T.P. :
Bobines
Condensateurs
Dans l’industrie, un grand nombre de systèmes sont
constitués de circuit inductif. On les retrouve dans les
moteurs les générateurs, et les transformateurs. Ils
sont également utilisés dans des circuits où ils
réalisent des fonctions plus compliquées
La plupart des circuits électroniques comportent des
condensateurs. Leurs rôles vont du stockage de
l’énergie, au filtrage. Ils sont également utilisés dans
des circuits électroniques où ils réalisent des fonctions
plus compliquées (déphasage ; résonance ).
I) Visualisation du déphasage entre u et i dans une bobine.
Réaliser le montage suivant (noyau sorti L = 0,14H ) :
•
Réglages préliminaires (fermer l’interrupteur) :
-
Régler U = 4 V et f = 400 Hz.
-
Régler l’oscilloscope afin de visualiser une période sur
l’écran avec l’amplitude la plus grande.
Appel N°1 : Faites contrôler le montage.
•
Visualisation : (relever l’oscillogramme).
Voie 1 : On visualise la tension aux bornes de (L, r) et R (si R est
faible devant ZBobine, on visualise la tension u aux bornes de la
bobine).
Voie 2 : On visualise la tension aux bornes de R (on a ainsi une
image du courant i qui traverse la bobine).
•
Calcul du déphasage ϕ entre u (voie 1) et i (voie 2)
Relever le décalage x (en s) entre les deux courbes puis déterminer ϕ :
ϕ=
x × 360
T
= 72°
Préciser quelle tension est en avance sur l’autre : Uvoie 1 en avance sur Uvoie 2
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Fiche professeur 3/4
II) Visualisation du déphasage entre u et i dans un
condo.
Réaliser le montage suivant (C = 10µF ) :
•
Réglages préliminaires (fermer l’interrupteur) :
-
Régler U = 4 V et f = 50 Hz.
-
Régler l’oscilloscope afin de visualiser une période sur
l’écran avec l’amplitude la plus grande.
Appel N°2 : Faites contrôler le montage.
• Visualisation : (relever l’oscillogramme).
Voie 1 : On visualise la tension aux bornes de C et R (si R est faible
devant Zcondensateu, on visualise la tension u aux bornes du condensateur).
Voie 2 : On visualise la tension aux bornes de R (on a ainsi une image du
courant i qui traverse la bobine).
•
Calcul du déphasage ϕ entre u (voie 1) et i (voie 2)
Relever le décalage x (en s) entre les deux courbes puis déterminer ϕ :
ϕ=
x × 360
= -72°
T
Préciser quelle tension est en avance sur l’autre : Uvoie 2 en avance sur Uvoie 1
III) Conclusion.
Compléter le tableau suivant (noter les déphasages correspondants à une bobine et un condensateur parfait)
Symbole
Représentation de Fresnel et temporelle
Déphasage
Bobine
parfaite
ϕ
= +90°
Condensateur
parfait
ϕ
= -90°
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Fiche professeur 4/4
IV) Applications ; Circuit RLC série (étude de la résonance).
Réaliser le montage suivant :( C = 10 µF ; R = 100 Ω ; noyau sorti : L = 0,14 H ; r = 11 Ω)
•
Réglages préliminaires (fermer l’interrupteur) :
Régler U = 4 V et f = 50 Hz.
Régler l’oscilloscope afin de visualiser une période sur l’écran.
Appel N°3 : Faites contrôler le montage.
•
•
On fait varier la fréquence f et on relève le courant qui traverse le circuit.
f (hertz)
U (V)
50
4
80
4
100
4
fr = 136
4
150
4
200
4
300
4
I (mA)
10
21
28
Imax = 34
21
17
12
Que peut-on dire alors du déphasage entre u et i lorsque f = fr?
Le déphasage est nul
•
Retrouver la fréquence de la résonance en appliquant la relation fr =
1
= 135 Hz
2π L . C
Remise en état du poste de travail.
Faites contrôler la remise en état du poste de travail (appel N°4)
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