TP N° 4 – MESURES SUR LES BOBINES

Université de TOULON et du VAR Noms Prénoms :
Institut Universitaire de Technologie
G ENIE ELECTRIQUE &
INFORMATIQUE INDUSTRIELLE
Travaux Pratiques d’Electrotechnique Groupe : Date :
Garnero 1 ET1-S1-TP4.doc
Note :
TP N° 4 – MESURES SUR LES BOBINES
PREPARATION :
1°) Comment on calcule la résistance R et la réactance X d’une bobine à partir de U, I et P.
2°) Comment on calcule la résistance R
F
équivalente aux pertes fer à partir de U, I, P et r.
3°) Comment calcule-t-on le coefficient de qualité d’une bobine ?
4°) Rappeler les formules qui permettent de calculer :
- La réluctance ℜ d’un circuit homogène
- L’inductance L de la bobine en fonction de N et ℜ.
5°) Rappeler la formule de Boucherot.
6°) Sur le circuit ci-dessous, donner l’équation de l’évolution du
courant quand on ferme l’interrupteur, puis quand on l’ouvre.
A quoi sert la diode ?
R
F
r
L
i i’
i
F
u
R
X
i
u
L
R
K
E
i

Noms Prénoms : Date :
Garnero 2 ET1-S1-TP4.doc
TP N° 4 - 1
er
Essai ESSAI EN SINUSOÏDAL
Appliquer une tension de U = 100 V ~50 Hz à la bobine et
relever les valeurs du courant et de la puissance absorbée.
U = 100 V I = A P = W
En déduire les valeurs :
- de l’impédance Z = Ω
- du facteur de puissance fp = cos(φ) =
- de l’angle φ = degrés
- de la résistance R = ℜ (Z) = Ω de la réactance X = ℑ (Z) = Ω
en déduire les valeurs de L = H et du coefficient de qualité q =
Commentaires
2
ème
Essai MESURAGE DE LA RESISTANCE EN CONTINU
L’alimentation est faite à partir d’une source continue réglable 0 à 230 V.
Un plan de charge 4 kW réglé à 100%, placé en série avec la bobine, sert de résistance de protection.
Régler la source pour avoir I = 10 A
Relever U = V
Calculer r = Ω
En considérant que lors du premier essai la puissance
consommée était
F
2
2
F
2
2
R
U
R
U
'+≈+= rIrIP
Calculer la valeur de la résistance R
F
équivalente aux pertes fer
R
F
= Ω
230V
50 Hz
Ph
N
A
W
V
0 à 230V
DC
A
V
230V 4 kW
100%
R
F
r
L
i i’
i
F
u

Noms Prénoms : Date :
Garnero 3 ET1-S1-TP4.doc
TP N° 4 – 3
ème
Essai SATURATION ET HYSTERESIS
Afin d’éviter les problèmes de masse à la Terre, la tension v
Y
est obtenue via un boitier d’isolation
Visualiser à l’oscilloscope et relever les chronogrammes de i
(t)
et u
(t)
pour les
trois valeurs de U: 180 V, 230 V et 260 V
Pour U = 260 V relever le cycle d’hystérésis v
y
= f(v
x
) pour lequel v
x
est l’image du courant donc de
H =
moy
N
l
i
et v
y
est l’image de la primitive de v
2
donc de B puisque
v
y
≈
∫
dttv
RC )(
1
2 = )(..
1tBS
RC
si R >>
ω C
1
et que ϕ = B.S
Commenter les résultats
R = 500 kΩ
C = 1 µF
fc =
2
ππR
1
= 0,32 Hz
230V
~ 50 Hz
V
Sonde LEM
i
(t
v
y
R
C
i
u

Noms Prénoms : Date :
Garnero 4 ET1-S1-TP4.doc
TP N° 4 – 4
ème
Essai COTES ET GRANDEURS MAGNETIQUES
Relever les dimensions du circuit magnétique, en déduire la cote normalisée « a » et le type de tôles.
La profondeur est notée « b », l’épaisseur de l’entrefer est noté « e »
Calculer :
- la section effective
nette de la carcasse S,
- le volume de fer Vol
- la masse du fer M
- la longueur de la fibre
moyenne l
moy
Composition Fe Si à 1%
Epaisseur des tôles 0,5 à 0,3 mm
Induction à saturation 1,9 T
Perméabilité relative 4000 à 50 Hz
Pertes totales à 50 Hz 3,6 W/kg
Masse spécifique 7,8 g/cm
3
6a = cm b = cm e = mm S= cm
2
Vol = cm
3
M = kg l
moy
= cm
- En supposant que B
max
= 1,6 T pour U = 260 V et en appliquant la relation de Boucherot, donner une
estimation du nombre de spires de la bobine.
- En négligeant la réluctance du fer par rapport à celle de l’entrefer, (comme on néglige la résistance des
fils dans les circuits), calculer la réluctance ℜ du circuit magnétique.
- En considérant que l’inductance L = N
2
/ℜ).donner une seconde estimation du nombre de spires.
- Calculer la valeur des pertes massiques en W/kg (hystérésis et courants de Foucault), pour le matériau
utilisé. Comparer à la valeur du catalogue.
Type 6a
m5a ma m
EI 84 84 70 14
EI 96 96 80 16
EI 108 90 18
EI 120 100 20
EI 150 125 25
EI 180 150 30
Compte tenu du foisonnement, la
section nette du fer est
S = 1,9 axb
Le volume du fer est de
Vol = 24 a
2
xb
La longueur moyenne des lignes de
champ est de
l
moy
= 12.a
2a a a a a
a
3a
a

Noms Prénoms : Date :
ET1-S1-TP4.doc
TP N° 4 – 5
ème
Essai REGIMES TRANSITOIRES
Fermer l’interrupteur et régler la source pour avoir I = 5 A. Mesurer la tension U et en déduire la
résistance du circuit :
U = V R = Ω
Régler le déclenchement de l’oscilloscope pour pouvoir mémoriser la réponse à un échelon de 5 A (mode
single, pente +, CH A, pré-trig 2 div).
Fermer l’interrupteur, puis relever le chronogramme de la montée en courant. Déterminer la valeur de la
constante de temps τ (temps mis pour atteindre 0,632 I
final
). En déduire l’inductance par L = R. τ
τ = ms L = H
Régler le déclenchement de l’oscilloscope pour pouvoir mémoriser la réponse à un échelon descendant de 10
A (mode single, pente -, CH A, pré-trig 2 div).
Fermer l’interrupteur, puis relever le chronogramme de la descente du courant. Déterminer la valeur de la
constante de temps τ (temps mis pour atteindre (1 - 0,632) I
initial
).
En déduire l’inductance par L = R. τ
τ = ms L = H
Comparer les deux valeurs trouvées.
Reprendre les même relevés sur une bobine « Pianelli » 15 mH, 15 A.
Commentez les résultats obtenus.
0 à 230V
DC
Oscillo à mémoire
A
V
230V 4 kW
100%
Sonde de courant
K
L’interrupteur est réalisé avec un
chahuteur de wattmètre
Bien vérifier la diode de roue libre
!