Terminale génie électrotechnique
année scolaire 2006-2007
Les objectifs du TP sont : - mesurer les puissances actives et réactives consommées par un montage triphasé équilibré avec la méthode des deux wattmètres ;
- vérifier expérimentalement le théorème de Boucherot.
I Mesures de puissances pour différents récepteurs triphasé
On utilisera une alimentation triphasée réglable (0-440 V), ainsi que divers récepteurs triphasés, tous équilibrés.
En cours, on a vu le schéma théorique de la mesure de puissances par la méthode des deux wattmètres.
En pratique, on réalise le montage avec un seul wattmètre, et un commutateur de wattmètre, comme indiqué figure 2, pour les raisons suivantes :
- on économise un appareil de mesure ;
- on peut facilement mettre hors circuit le wattmètre avec la position zéro (et ainsi le protéger lors de régimes transitoires) ;
- on peut lire PL1 et PL2
successivement, sans avoir à mettre hors tension le montage.
Remarque : PL1 et PL2, comme elles sont définies, sont des puissances algébriques. Il faut bien tenir compte du signe de chacune.
Le récepteur triphasé sera successivement:
- un moteur asynchrone, couplé en triangle, fonctionnant à vide (récepteur 1)
- un récepteur inductif constitué de trois bobines identiques (noyaux de fer rentrés) couplées en étoile (récepteur 2)
- un récepteur résistif, à 50% de charge (récepteur 3)
- un récepteur résistif et inductif constitué par le groupement des récepteurs 2 et 3 (récepteur 4) - un récepteur capacitif, réglé à 100% (récepteur 5).
1- Réalisez le montage avec le récepteur 1.Mettez le commutateur de wattmètre en position 0.
ATTENTION : l’alimentation triphasé réglable délivre un système triphasé de tensions (v1, v2, v3) INVERSE (c'est-à-dire que v3 est en retard- et non en avance- de 120° sur v1). Pour obtenir un système DIRECT, vous inverserez les phases 2 et 3 dans vos montages.
2- Faites vérifier le montage par votre professeur (1er appel), puis mettez sous tensionprogressivement, de 0V jusqu’à U12 =200 V. Relevez PL1, PL2, U et I dans le tableau en annexe.
3- Mettez le poste hors tension, changez de récepteur, faites vérifier le montage par le professeur (vérification pour chaque récepteur, soit 4 appels), et faites vos mesures (toujours pour 200V).
1
TP n°8: Mesures de puissances en triphasé Méthode des deux wattmètres
Circuit courant
Circuit tension
A V
3 1 2
Commutateur de wattmètre
Récepteur triphasé
u12
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II Exploitation des mesures
1- Pour chaque récepteur, calculez P, Q, S et k, le facteur de puissance. Vous compléterez le tableau en annexe, et indiquerez quelles relations vous utilisez pour ses calculs.
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2- D'après les résultats, montrez que le théorème de Boucherot se vérifie pour les puissances actives et pour les puissances réactives.
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3- Commentez les divers résultats obtenus:
- Que dire du facteur de puissance d'un moteur asynchrone à vide ?
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- Que dire du facteur de puissance d'un récepteur purement résistif ? Que dire de sa puissance réactive consommée?
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- Que dire du facteur de puissance d'un récepteur inductif ? Que dire de sa puissance active absorbée ? ...
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- Que dire du facteur de puissance d'un récepteur capacitif ? Que dire de sa puissance active absorbée ? ...
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4- On cherche à modéliser le récepteur capacitif triphasé, par trois récepteurs identiques couplés en triangle. Chaque récepteur monophasé comprend une résistance R en parallèle avec un condensateur de capacité C.
- Faites un schéma du récepteur triphasé.
- Donnez l'expression de la puissance active consommée par une résistance R soumise à une tension de valeur efficace U.
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En déduire l'expression de la puissance active P consommée par le récepteur triphasé, puis la valeur numérique de R (connaissant P).
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- Donnez l'expression de la puissance réactive consommée par un condensateur de capacité C soumise à une tension de valeur efficace U et de pulsation ω.
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En déduire l'expression de la puissance réactive Q consommée par le récepteur triphasé, puis la valeur numérique de C (connaissant Q).
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ANNEXE
Mesures Calculs
U12 (V) I (A) PL1 (W) PL2(W) P (W) Q(var) S (VA) k Récepteur 1: moteur
asynchrone en triangle, à vide Récepteur 2: 3 bobines en étoile
Récepteur 3: charge résistive triphasée à 50%
Récepteur 4: récepteur 2 et récepteur 3 ensemble
Récepteur 5: charge capacitive triphasée à 100%
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