TP - morissonphysique
publicité
Chapitre 13 : Triphasé Cours Rappel : Dipôles en sinsusoïdal 1/ Dipôle quelconque a) Définition Soit un dipôle linéaire en convention récepteur, ses caractéristiques sont : l’impédance Z=U/I en et le déphasage = ( I, U) de u par rapport à i. b) Puissances P=UIcos La puissance réactive est Q=UIsin=Ptan en var i D u S=UI= P²+Q² k=cos S Q c) Théorème de Boucherot La puissance active (réactive) totale d’un ensemble de dipôles est égale à la somme des puissances actives (réactives) de P chaque dipôle. Ce n’est pas vrai pour la puissance apparente qui se calcul par S= P²+Q². Exemple : D1sérieD2//D3 P=P1+P2+P3 2/ Cas particuliers a) résistor ZR=R et R=0 PR=RI² et QR=0 ZR=[R;0]=R b) bobine parfaite ZL=L et L=90° PL=0 et QL=LI² ZL=[ L;/2]=jL 3/ Associations série a) RL série schéma + Fresnel ZRL²=R²+(L)² et tanuRL/i = L/R c) condensateur parfait ZC=1/(C) et C= 90° PC=0 et QC= U²C ZC=[ 1/C;/2]= j/C b) RC série ZRC=Error! et tanuRC/i = Error! I- Système triphasé 1/ Intérêt du triphasé 1 On souhaite alimenter 3 installations identiques consommant chacune une v1 u1 puissance de 5000W. 2 Monophasé : il faut une phase et un neutre pour chaque récepteur 2 installation donc 6 câbles de longueurs et sections identiques. triphasée 3 Triphasé : il faut 3 phases et un neutre donc 4 câbles de longueurs et sections identiques. N Il faut donc moins de matériau pour le triphasé et, de plus, les pertes en ligne (effet Joule) sont moins importantes. 2/ Tensions simples 3/ Tensions composées Une tension entre une phase et le neutre N est une tension simple. Une tension entre deux phases est une tension composée. Flécher les tensions simples v2 et v3. Flécher les tensions composées u23 et u31. v1, v2 et v3 forment un système triphasé équilibré si elles sont Quelles sont les conditions pour que ces tensions forment un système déphasées de 120° les unes par rapport aux autres (120°=2/3rad) et triphasé équilibré ? si leurs valeurs efficaces sont identiques V1=V2=V3=V. On pose v1=V 2sint, donner l’équation horaire de v2 et v3.. 4/ Représentation de Fresnel On suppose le réseau équilibré et on suppose que V=230V. Donner la valeur efficace et l’angle de chacune des tensions simples. Exprimer u12 en fonction de v1 et v2 . Tracer le diagramme de Fresnel des tensions simples et composées. En déduire l’expression de U en fonction de V. Donner l’équation horaire de u 12. 5/ Réseau triphasé On caractérise un réseau triphasé principalement par sa tension efficace entre phases U ou par V/U. Exemples : réseau 400V ou réseau 220V/380V. Z1 II- Récepteur triphasé équilibré 1/ Définition Un récepteur triphasé équilibré est un ensemble de trois récepteurs monophasés identiques. Z1= Z2= Z3= Z Il existe deux façons de connecter ces récepteurs monophasés: par le couplage étoile ou par le couplage triangle. 2/ Couplage étoile Y 3/ Couplage triangle Justifier le nom donné à ce couplage. Justifier le nom donné à Quel type de tension retrouve-t-on aux ce couplage. bornes de chaque récepteur monophasé ? Quel type de tension retrouve-t-on aux bornes de L’intensité de chaque phase provenant du réseau est appelée intensité chaque récepteur monophasé ? de ligne : flécher ces intensités i1, i2 et i3. L’intensité j12 est l’intensité du conducteur 1 qui Que peut-on dire des intensités efficaces de ligne lorsque le réseau et va de la phase 1 vers la phase 2 : flécher j12 , j23 et la charge sont équilibrés ? j31 puis i1, i2 et i3. Ecrire la loi d’Ohm en valeurs efficaces. Tracer le diagramme de Que peut-on dire des intensités efficaces des Fresnel des tensions simples et des intensités de ligne. récepteurs monophasés lorsque le réseau et la charge sont équilibrés ? I=J 3 III- Puissances 1/ Puissance active a) Couplage étoile b) Couplage triangle Z2 Z3 Rappeler l’énoncé du théorème de Boucherot Exprimer la puissance d’un récepteur monophasé puis du Exprimer la puissance d’un récepteur monophasé puis du récepteur récepteur triphasé en considérant le réseau et la charge équilibrés. triphasé en considérant le réseau et la charge équilibrés. Montrer que Montrer que P= 3UIcos. P= 3UIcos.(indication : 3/ 3= 3) 2/ Puissance réactive 3/ Puissance apparente Par analogie exprimer la puissance réactive Q. Par analogie exprimer la puissance apparente S. 4/ Facteur de puissance Rappeler l’expression du Quel est l’intérêt d’avoir un facteur de puissance élevé, comment relever ce facteur de facteur de puissance k. puissance si la charge est inductive et quelle est sa valeur optimale ? 5/ Mesures avec un wattmètre ou une pince wattmétrique Dessiner le wattmètre permettant la mesure de P1. Exprimer la puissance P du récepteur en fonction de P1, P2, P3 puis en fonction de P1 si le récepteur est équilibré. La pince wattmétrique est un wattmètre dont le circuit intensité est remplacé par une pince de courant. 1 réseau triphasé 2 3 N récepteur triphasé TP Triphasé I- Alimentation triphasée 1/ Tensions simples Mesurer la valeur efficace de chaque tension simple (entre une phase et le neutre). Comparer. 2/Tensions composées Mesurer la valeur efficace de chaque tension composée (entre deux phases). Comparer. Vérifier que U=V 3 3/ Déphasages Mesurer le déphasage de v2 par rapport à v1, puis de v3 par rapport à v1. Tracer le diagramme de Fresnel de ces tensions. Déterminer les vecteurs des tensions composées. II- Récepteur triphasé 1/ Plaque signalétique Relever la deuxième et la troisième ligne de la plaque. Quelle est l’intensité d’un enroulement ? Quelle est la tension maximale d’un enroulement ? 2/ Couplages a) Couplage étoile Coupler le moteur asynchrone en étoile. Voir ci-contre. Quelle est la tension aux bornes d’un enroulement ? alimentation triphasée enroulements du moteur couplés en étoile b) Couplage triangle Coupler le moteur asynchrone en triangle. Voir ci-contre. Quelle est la tension aux bornes d’un enroulement ? 3/ Puissances Avec le montage précédent, brancher le wattmètre sur une phase et relever toutes les valeurs indiquées par l’appareil. En déduire les puissances du moteur et le facteur de puissance. Comparer aux valeurs de la plaque.
