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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Centre Universitaire Nour El Bachir El Bayadh Institut des Sciences Département de Technologie Travaux Pratiques Electrotechnique Fondamentale 1 Par : Dr. HIMOUR Kamal Année universitaire : 2017/2018 Avant-propos Ces travaux pratiques sont réalisés au laboratoire d’électrotechnique au sein du département de Technologie du centre universitaire d’El Bayadh. Ils s’adressent aux étudiants en deuxième année licence électrotechnique. Ils ont pour but :  D’initier les étudiants aux bases de l’électrotechnique,  De les familiariser avec les appareils couramment utilisés dans ce domaine. La durée d’un TP est de 3 heures à la suite desquelles, les étudiants doivent remettre leurs comptes rendus. Déroulement des travaux pratiques I. Consignes La présence en TP est obligatoire, Les TP sont préparés et réalisés par une équipe de 2 ou 3 étudiants, Chaque étudiant choisira l’équipe dans laquelle il veut s’inscrire. S’il y a litige, c’est l’enseignant qui tranchera, Les équipes sont formées à la première séance, Pendant la séance de TP, au moins un étudiant de chaque équipe sera interrogé sur le travail qu’il réalise (branchement des appareils, visualisation des tensions, réalisation du circuit…). Une note lui sera attribuée, A la fin de chaque séance de TP, chaque équipe remettra un compte rendu à l’enseignant, L’étudiant est également évalué sur ses attitudes, il doit :  être ponctuel et discipliné,  respecter les consignes et les échéances,  respecter les normes de sécurité,  travailler proprement et avec soin, II- Rédaction du compte rendu Le compte rendu doit être lisible, vous devez vous appliquer  dans l’écriture,  dans le style (syntaxe et orthographe, technique et scientifique),  dans le graphisme, La présentation du compte rendu Le compte rendu doit comporter :  Le but : c’est la synthèse du travail à effectuer,  La préparation : réponse aux questions posées, calculs théoriques…  Matériels utilisés,  Le montage,  La manipulation : déroulement, précautions à prendre…  Les tableaux de mesures,  Construction de courbes,  Conclusion. Table des matières TP01 : I. Rappel théorique ........................................................................................................................ 7 I.1. Définitions et caractéristiques ............................................................................................... 7 I.2. Mesure d’un courant alternatif sinusoïdal ............................................................................. 9 I.3. Mesure d’une tension alternative sinusoïdale .......................................................................11 II. Partie pratique .........................................................................................................................13 II.1. Objectifs ...........................................................................................................................13 II.2. Matériels Utilisés ..............................................................................................................13 II.3. Manipulation.....................................................................................................................14 TP02 : I. Rappel théorique .......................................................................................................................16 I.1. Définitions et caractéristiques ..............................................................................................16 I.2. Réseaux triphasés ...............................................................................................................17 I.2.1. Tensions simples ..........................................................................................................17 I.2.2. Tensions composées .....................................................................................................17 I.3. Représentation de Fresnel des tensions.................................................................................17 I.4. Récepteurs triphasés ...........................................................................................................18 I.4.1. Couplage ETOILE........................................................................................................19 I.4.2. Couplage TRIANGLE ..................................................................................................20 I.4.3. Choix du couplage........................................................................................................21 I.5. Système triphasé équilibré...................................................................................................21 I.6. Système triphasé déséquilibré ..............................................................................................23 II. Partie Pratique ........................................................................................................................23 II.1. Objectifs ...........................................................................................................................23 II.2. Matériels Utilisés ..............................................................................................................23 II.3. Manipulation.....................................................................................................................24 TP03 : I. Rappel théorique .......................................................................................................................26 I. 1. Définition..........................................................................................................................26 I.2. Mesure de puissances en monophasé....................................................................................27 I.3. Puissances en régime triphasé..............................................................................................28 I.3.1. Méthode de trois wattmètres.........................................................................................28 I.3.2Méthode d’un seul wattmètre ..........................................................................................28 I.3.3.Méthode des deux wattmètres ........................................................................................29 II. Partie Pratique .........................................................................................................................30 II.1. Précautions et recommandations.........................................................................................30 II.2. Objectifs ...........................................................................................................................30 II.3. Matériels Utilisés ..............................................................................................................30 II.4. Manipulation.....................................................................................................................31 TP04 : I. Rappel théorique .......................................................................................................................33 I.1.Définitions ..........................................................................................................................33 I.2. Symboles ...........................................................................................................................33 I.3. Transformateur monophasé .................................................................................................33 I.4. Le transformateur triphasé...................................................................................................34 I.5. Indice horaire .....................................................................................................................36 I.6. Couplage des Enroulements ................................................................................................36 II. Partie pratique...................................................................................................................37 II.1. But du travail ....................................................................................................................37 II.2. Liste du matériel ...............................................................................................................37 II.3.Manipulation.....................................................................................................................38 II.3.1.Essai à vide .................................................................................................................38 II.3.2. Essai en charge ..........................................................................................................39 6 Année universitaire 2017/2018 Liste des TP TP01 : Mesure des tensions et courants en monophasé TP02 : Mesure des tensions et courants en triphasé TP03 : Mesure des puissances en triphasé TP04 : Essais sur le transformateur triphasé 7 Année universitaire 2017/2018 TP 01 : Mesure des tensions et courants en monophasé I. Rappel théorique I.1. Définitions et caractéristiques Un circuit monophasé est un circuit alimenté par une tension alternative sinusoïdale v(t) et parcouru par un courant alternatif sinusoïdal i(t). Les valeurs de v(t) et de i(t) changent avec le temps. Le circuit est constitué d’une phase notée Ph ou L référencée par rapport à une masse ou un neutre N. Fig.1. Circuit monophasé. Un courant alternatif sinusoïdal est un courant bidirectionnel, périodique et symétrique. Il en est de même pour une tension alternative sinusoïdale. Sa représentation graphique est sinusoïdale. Elle varie en fonction du temps. Sur la courbe ci- dessous : Fig. 2. Représentation graphique . On constate que de t = 0 à t1 l’intensité est positive, de t1 à t2 l’intensité est négative, de t2 à t3 l’intensité est positive, etc... Le courant s’annule et change de sens à t = t1, t2, t3, 8 Année universitaire 2017/2018 t4, t5, etc… Le courant est donc bien bidirectionnel. De plus, le phénomène se reproduit à intervalles réguliers dans le temps: on dit qu’il est périodique. Enfin, la forme du courant positif est identique à la forme du courant négatif: Il est aussi symétrique. On appelle période l’intervalle de temps noté T en secondes qui sépare deux instants consécutifs où le phénomène se reproduit identique à lui-même. Par exemple entre les instants t1 et t3 ou bien entre t2 et t4 ou entre deux maximum consécutifs. L’alternance est la durée d’une demi période: par exemple: l’alternance positive ou négative Plus la période est courte plus le phénomène se reproduit souvent. On définit la fréquence notée f d’une grandeur périodique le nombre de périodes par seconde. La fréquence f est en hertz. f=1/T (1) f : fréquence en hertz (Hz) T : période en seconde (s) Le courant passe par une valeur maximale lorsqu’il est positif et lorsqu’il est négatif. La valeur maximale du courant ou valeur crête est notée Î ou parfois tout simplement I max. Le courant est symétrique par rapport à zéro: il est aussi souvent positif que négatif. La valeur moyenne du courant est égale à 0. Elle est notée Ī ou parfois simplement I moy. La valeur du courant à un instant donné s’appelle la valeur instantanée et se note i en ampères telle que : ̂ (2) Le terme sin(ω.t + ϕ ) est la fonction mathématique sinus où (ω.t + ϕ ) est un angle en radians, qui désigne la phase du courant à l’instant t, ω la pulsation en radians par seconde, t le temps en secondes et ϕ la phase initiale du courant à l’instant t = 0 (3) Un courant alternatif sinusoïdal est donc caractérisé par son amplitude et surtout par sa fréquence. L’amplitude est définie par la valeur crête maximale Î ou parfois par la valeur crête à crête soit 2Î. Il en est de même pour une tension alternative sinusoïdale monophasée. La fréquence f définit par le nombre de périodes T par unité de temps c’est à dire le nombre de fois où le signal se reproduit identiquement par seconde. Par exemple le courant fourni par Sonelgaz a une fréquence constante de 50 hertz soit 50 périodes par seconde. Il a donc 100 alternances positives 9 Année universitaire 2017/2018 ou négatives. La pulsation est de 314 rad/s. Aux Etats-Unis la fréquence est de 60 Hz. Dans les avions elle est de 400 Hz. I.2. Mesure d’un courant alternatif sinusoïdal On mesure l’intensité du courant électrique avec un ampèremètre analogique ou numérique branché en série dans le circuit ou bien une pince ampèremétrique qui donne la mesure de l’intensité dans le conducteur encerclé par la pince. Fig.3. Pince ampèremétrique. Symbole de l’ampèremètre : Fig.4. symbole de l’amèremètre. Avec un ampèremètre numérique sur la position DC pour Direct Current ou bien avec un ampèremètre analogique de type magnétoélectrique, on mesure la valeur moyenne du courant notée Imoy ou Avec un ampèremètre numérique sur la position AC Alternative Current ou bien avec un ampèremètre analogique de type ferromagnétique, on mesure la valeur efficace du courant notée Ieff ou I. Avec un oscilloscope, relié à une sonde de courant, on peut observer la forme du courant dans un circuit. Fig.5. Oscilloscope. 10 Année universitaire 2017/2018 Symbole de l’oscilloscope : Fig.6. Sybole de l’odcilloscope. L’oscilloscope permet de visualiser la forme d’onde et, de mesurer la valeur maximale du courant notée Imax ou Î ainsi que les valeurs instantanées du courant notée i et de la période notée T. La valeur moyenne d’un courant variable est la valeur que doit avoir un courant continu pour transporter pendant le même temps la même quantité d’électricité q = I t , I valeur moyenne. Le produit I.t est la surface moyenne. Fig.7. Courant alternatif sinusoidal. Dans le cas d’un courant alternatif sinusoïdal, on a Imoy=0 car la quantité d’électricité transportée par l’alternance positive q+ est égale et opposée à celle transportée par l’alternance négative q-. La valeur efficace d’un courant est la valeur que doit avoir un courant continu pour produire pendant le même temps le même effet thermique sur un résistor. L’énergie dissipée par effet Joule est : (4) Elle est proportionnelle à I². En violet on trace la courbe i². La valeur moyenne de l’énergie est proportionnelle à Î² /2. 11 Année universitaire 2017/2018 Fig.8. Valeur moyenne, valeur efficace. Le courant alternatif sinusoïdal qui produit cet effet est : √ (5) ̂ √ uploads/Management/ tp-elt1-himour.pdf