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Ministere De L'enseignement Supérieur Et De La Recherche Scientifique Universit

Ministere De L'enseignement Supérieur Et De La Recherche Scientifique Université Djillali Liabes De Sidi Bel Abbes Faculté Des Sciences Et Technologie Département De Génie Mécanique Spécialité Énergétique 1er année Master Module : Instrumentations et Mesures Présenté Par : - Kebbab Anes Abdellah Année Universitaire : 2021-2022 Mesure des puissances 1/ INTRODUCTION : La mesure de la puissance fait appel à un appareil de type électrodynamique, qui est lewattmètre. Sur le cadran d’un wattmètre, on trouve : la classe de précision, nature du courant AC ou DC,.dans la cas général, une seule échelle utilisable en AC et en DC, la consommation en courant du circuit tension. Le wattmètre est un appareil astatique (insensible aux champs extérieurs), il est constitué essentiellement par :  un circuit courant : on trouve deux calibres directes dans un rapport de 1 à 2 (exemple : 0.5 A et 1 A ou 1.25 A et 2.5 A),  un circuit tension : on trouve de nombreux calibres (de 15 V à 600 V ),  Une échelle à graduations régulières. La consommation du circuit tension permet de déterminer la résistance du circuit tension. La constante du wattmètre est définie par K= calibreU .calibreI echelle qui représente la puissance par division de l’échelle. Le circuit courant se branche en série et le circuit tension se branche en dérivation selon deux modes différent (montage amont et montage aval). Schémas de branchement d’un wattmètre. 2/ LE BUT DE TP : Le but de cette manipulation est d’étudier les appareils, les méthodes et les schémas de mesure de la puissance en courant continu et en courant alternatif monophasé et triphasé. 3/ MESURE DE PUISSANCE EN COURANT CONTINU : 3.1. Méthode directe du Wattmètre 3.1.1. Qu'est-ce qu'un Wattmètre Un Wattmètre est un appareil de mesure destiné à indiquer la puissance électrique (exprimée en watts) consommée par le récepteur. Il possède deux bobines :  Une bobine, utilisée pour la mesure du courant, appelée « circuit courant » ou gros fil assimilable à un ampèremètre de résistance interne rA ;  Une bobine, utilisée pour la mesure de tension, appelée « circuit de tension » ou fil fin assimilable à un voltmètre de résistance interne Rv. Schéma de principe d’un Wattmètre Remarques : La déviation de l'aiguille dépend non seulement du flux magnétique des deux bobines mais aussi du déphasage entre U et I. nous mesurons donc : Le wattmètre le plus utilisé est de type électrodynamique. Il est constitué d'un circuit inducteur fixe, formé de deux bobines connectées en série ou en parallèle créant un champ d'induction B dans lequel peut se mouvoir un cadre mobile réalisé en fil fin et muni d'un dispositif de rappel à ressorts spiraux. Le cadre mobile supporte l'aiguille indicatrice et les masse lots d'équilibrage. Le principe de fonctionnement se résume sur le fait que le courant à mesurer passe par les enroulements de la bobine fixe provoquant un champ d'induction impliquant une force électromagnétique. La tension à mesurer se manifeste par un courant qui parcourt la bobine mobile. Ce courant engendre un champ d'induction dépendant de la tension mesurée ce qui engendre une deuxième force électromagnétique. 3.1.2. Branchement du wattmètre Pour mesurer la puissance consommée par un récepteur, on branche le wattmètre selon deux modes indiqués par la figure. En effet, le circuit courant se branche en série et le circuit tension se branche en parallèle. Schémas de branchement d’un Wattmètre 3.1.3. La constante du wattmètre Comme la déviation est proportionnelle au produit U.I, les graduations sont disposées sur une échelle dilatée ainsi, la lecture est appréciable à 1 4 de division. On définit la constante du wattmètre est n'est autre que le coefficient de lecture : Pour déterminer la valeur de puissance, on multiplie la lecture par la constante du wattmètre k définie par l’expression suivante : Exemple : soient : Calibre U = 300V; Calibre I = 0.5A; L=60div; N = 150 div. 3.2. Méthode indirecte Voltampèrmétrique Elle se base sur le principe de la détermination de la valeur de P en mesurant U et I et selon la mise en place du voltmètre et de l'ampèremètre par rapport à la charge, on distingue deux montages : 3.2.1. Montage amont Montage voltampèremétrique amont  L'erreur de méthode est : Si on admet que le récepteur possède une résistance interne R, on obtient l’erreur relative systématique suivante : Par conséquent, l’erreur systématique est d’autant plus faible que ra est plus petit que R (R ? ra). 3.2.2. Montage aval Montage voltampèremétrique aval La correction est en général plus sûre avec le montage aval, car Rv est habituellement mieux définie que ra 3.2.3. Choix du montage Comme on cherche toujours à connaître la puissance consommée par le récepteur et non fournie par la source, on choisit le montage aval. Ajoutons à cela que la connaissance de ra est mal définie par suite de l'influence des contacts de connexion alors que la mesure Rv est très bonne. 4/ MESURE DE PUISSANCE EN COURANT ALTERNATIF MONOPHASE: En courant alternatif monophasé, si la charge (récepteur) est purement résistive la puissance est encore donnée par le produit U. I Si le circuit comporte une charge ayant une partie réactive le courant n'est plus en phase avec la tension et on détermine les trois puissances suivantes : 4.1. Mesure de la puissance apparente S Pour mesurer S, il faut utiliser un ampèremètre et un voltmètre afin de déterminer les valeurs efficaces du courant et de la tension selon le schéma du montage suivant : Schéma de principe de mesure de la puissance apparente S 4.2. Mesure de la puissance active P 4.2.1. Méthode directe du Wattmètre En monophasé, on ajoute nécessairement au schéma du montage en continu un ampèremètre. En effet, si cosᵠ est faible, le calibre de courant peut être largement dépassé. L’ampèremètre sert pour le choix du calibre courant du wattmètre. Le schéma de principe est donné par la figure suivante : Schéma de branchement d’un Wattmètre en monophasé 4.2.2. Méthodes indirectes Pour mesurer la puissance, sans utilisation d’un wattmètre, on peut faire recours à l’une des deux méthodes suivantes : Méthode de trois ampèremètres ; Méthode de trois voltmètres. Méthode de trois ampèremètres Il est possible d'utiliser trois ampèremètres (pour mesurer les valeurs efficaces) et une résistance auxiliaire R (qui est une résistance étalon de valeur connue et d’incertitude très faible). Le schéma de principe de cette méthode est donné par la figure suivante : Schéma de principe de la méthode de trois ampèremètres Calcul d’incertitude : Méthode de trois voltmètres Il est possible d'utiliser trois ampèremètres (pour mesurer les valeurs efficaces) et une résistance auxiliaire R (qui est une résistance étalon de valeur connue et d’incertitude très faible). Le schéma de principe de cette méthode est donné par la figure suivante : Cette méthode est analogue à la méthode précédente. Les voltmètres sont branchés selon la figure 6.7 où R représente une résistance étalon de valeur connue et d’incertitude très faible. Schéma de principe de la méthode de trois voltmètres Avec u1, u2 et u désignent les valeurs instantanées des tensions aux bornes des trois voltmètres. On a : 4.3. Mesure de la puissance réactive Q Pour mesurer la puissance réactive Q, il suffit de brancher un ampèremètre, un voltmètre et un wattmètre. Puis calculer en tenant compte du type du récepteur : 5/ MESURE DE PUISSANCE EN COURANT ALTERNATIF TRIPHASE : Quelque soit le couplage du récepteur, les puissances en triphasé s’expriment par les formules suivantes : 5.1. Mesure de la puissance apparente S Pour mesurer S, il faut utiliser un voltmètre et un ampèremètre afin de déterminer la tension simple ou composée et le courant traversant une ligne d’alimentation (on suppose que le système triphasé disponible est équilibré direct) selon les deux montages de la figure suivante : Mesure de la puissance apparente en triphasé 5.2. Mesure de la puissance active P 5.2.1. Méthode d’un seul wattmètre avec fil de neutre Lorsque le récepteur est équilibré, un seul wattmètre permet de mesurer la puissance active absorbée. Le schéma de principe est donné par la figure suivante : Méthode d’un seul wattmètre avec fil de neutre 5.2.2. Méthode de deux wattmètres Pour un système déséquilibré ou un système équilibré dont le neutre n’est pas accessible, on mesure la puissance active à l’aide de deux wattmètres. Le schéma de montage est le suivant : Méthode de deux wattmètres 5.3. Mesure de la puissance réactive Q 5.3.1. Méthode d’un seul wattmètre Pour mesurer la puissance réactive à l’aide d’un seul wattmètre, il suffit de monter le circuit tension entre les fils de phase 2 et 3 comme l’indique la figure suivante : Mesure de la puissance réactive par un seul wattmètre 5.3.2. Méthode de deux wattmètres C’est la même méthode utilisée pour la mesure de la puissance active (voir figure). Mais on peut déterminer la puissance réactive par la relation suivante : Résultats : 1/ Mesure en courant continu 2/ Mesure en courant alternatif 6/ Conclusion : La notion de puissance est essentielle en électricité. C’est à uploads/Litterature/ tp-1.pdf