ÉNERGIE ÉLECTRIQUE - SIMULATION

Approche fonctionnelle et structurelle des produits TD I2D

ÉNERGIE ÉLECTRIQUE - SIMULATION

1. Introduction

On souhaite observer l'influence du type d'alimentation (AC ou DC) sur différents types de charge.

Cette observation est faite par comparaison de résultats de simulations successives faites avec le logiciel Matlab/Simulink.

2. Charge résistive

2.1. Simulation en régime continu (DC)

- Ouvrir le logiciel Matlab et lancer Simulink.

- Dans l'onglet New sélectionner Simscape.

- Cliquer sur Electrical pour créer un nouveau modèle.

- Saisir le montage ci-dessous à l'aide des bibliothèques disponibles :

Bibliothèques disponibles :

Question n° 2 :

- Effectuer les réglages ci-dessous en double-cliquant sur les éléments concernés : Générateur continu : Constant voltage : 230 V

Résistance : Résistance : 52.9 Ω (saisir "." et non ",")

STOP FAIRE VÉRIFIER PAR LE PROFESSEUR - Enregistrer votre schéma sous le nom Montage_DC dans vos documents.

Question n° 3 :

Lancer la simulation et relever les valeurs de U, I et P sur les écrans disponibles.

Question n° 4 :

- Double-cliquer sur l'oscilloscope pour afficher les courbes de U et I.

- Séparer les courbes sur deux zones différentes (menu View, Layout … puis sélectionner deux carrés l'un en dessous de l'autre).

- Ajuster l'échelle des deux courbes et zoomer si nécessaire.

- Mesurer les valeurs de U et I à partir des courbes obtenues.

- Comparer vos mesures avec les indications relevées sur les écrans disponibles.

- Copier puis coller les courbes dans un document Word enregistré à votre nom dans vos documents (menu File, Copy to clipboard puis coller dans Word).

Question n° 5 :

- Calculer, à partir des valeurs réglées, la valeur du courant I.

- Calculer, à partir des valeurs réglées, la valeur de la puissance P.

- Comparer vos résultats avec ceux de la simulation.

2.2. Simulation en régime alternatif (AC)

- Saisir le montage ci-dessous à l'aide des bibliothèques disponibles :

Question n° 7 :

- Effectuer les réglages ci-dessous en double-cliquant sur les éléments concernés : Générateur alternatif : Peak amplitude : Valeur à déterminer …

Fréquence : Frequency : 50 Hz

Bloc RMS : Fondamental frequency : 50 Hz Bloc Power : Fondamental frequency : 50 Hz Attention :

Peak amplitude : Valeur maximale de la tension en V à déterminer pour une valeur efficace de 230 V (noter sur votre compte-rendu le calcul à effectuer pour obtenir le paramètre correspondant).

STOP FAIRE VÉRIFIER PAR LE PROFESSEUR - Enregistrer votre schéma sous le nom Montage_AC dans vos documents.

Question n° 8 :

Lancer la simulation et relever les valeurs de V, I et P sur les écrans disponibles.

Question n° 9 :

- Double-cliquer sur l'oscilloscope pour afficher les courbes de V et I.

- Séparer les courbes sur deux zones différentes (menu View, Layout … puis sélectionner deux carrés l'un en dessous de l'autre).

- Ajuster l'échelle des deux courbes et zoomer pour afficher au moins 3 périodes.

- Mesurer les valeurs maximales de V et I à partir des courbes obtenues.

- Déterminer les valeurs efficaces de V et I à partir de vos mesures.

- Comparer vos résultats avec les indications relevées sur les écrans disponibles.

- Copier puis coller les courbes dans un document Word enregistré à votre nom dans vos documents (menu File, Copy to clipboard puis coller dans Word).

Question n° 10 :

- Déterminer, à partir de vos courbes, le décalage ∆t entre la tension V et le courant I.

- En déduire le déphasage ϕ entre la tension V et le courant I.

- En déduire le cosϕ de l'installation.

- Conclure sur le déphasage généré par une résistance.

2.3. Comparaison

3. Charge inductive

3.1. Simulation en régime continu (DC)

- Ouvrir le fichier Montage_DC et rajouter une inductance (Inductor) en série avec la résistance.

- Régler la valeur de l'inductance à 100 mH.

STOP FAIRE VÉRIFIER PAR LE PROFESSEUR - Enregistrer votre schéma sous le nom Montage_DCRL dans vos documents.

Question n° 13 :

Lancer la simulation et relever les valeurs de U, I et P sur les écrans disponibles.

Question n° 14 :

- Double-cliquer sur l'oscilloscope pour afficher les courbes de U et I.

- Séparer les courbes sur deux zones différentes (menu View, Layout … puis sélectionner deux carrés l'un en dessous de l'autre).

- Ajuster l'échelle des deux courbes et zoomer si nécessaire.

- Mesurer les valeurs de U et I à partir des courbes obtenues (en régime permanent).

- Comparer vos résultats avec les indications relevées sur les écrans disponibles.

- Copier puis coller les courbes dans un document Word enregistré à votre nom dans vos documents (menu File, Copy to clipboard puis coller dans Word).

Question n° 15 :

- Comparer les valeurs obtenues précédemment avec celles obtenues en régime DC avec une charge résistive.

- Conclure sur l’influence d’une inductance en régime DC (en régime permanent).

3.2. Simulation en régime alternatif (AC)

- Ouvrir le fichier Montage_AC et rajouter une inductance (Inductor) en série avec la résistance.

- Régler la valeur de l'inductance à 100 mH.

STOP FAIRE VÉRIFIER PAR LE PROFESSEUR - Enregistrer votre schéma sous le nom Montage_ACRL dans vos documents.

Question n° 17 :

Lancer la simulation et relever les valeurs de V, I et P sur les écrans disponibles.

Question n° 18 :

- Double-cliquer sur l'oscilloscope pour afficher les courbes de V et I.

- Séparer les courbes sur deux zones différentes (menu View, Layout … puis sélectionner deux carrés l'un en dessous de l'autre).

- Ajuster l'échelle des deux courbes et zoomer pour afficher au moins 3 périodes.

- Mesurer les valeurs maximales de V et I à partir des courbes obtenues.

- Déterminer les valeurs efficaces de V et I à partir de vos mesures.

- Comparer vos résultats avec les indications relevées sur les écrans disponibles.

- Copier puis coller les courbes dans un document Word enregistré à votre nom dans vos documents (menu File, Copy to clipboard puis coller dans Word).

Question n° 19 :

- Déterminer, à partir de vos courbes, le décalage ∆t entre la tension V et le courant I.

- En déduire le déphasage ϕ entre la tension V et le courant I.

- En déduire le cosϕ de l'installation.

- Conclure sur le déphasage généré par une inductance.

3.3. Comparaison

- Comparer les valeurs des courants et des puissances en régime DC et AC (pour la même valeur de tension).

- Conclure.