Etude de deux récepteurs triphasés équilibrés en couplage étoile et triangle. Mesure du facteur de puissance. Mesure des puissances active et réactive. Relèvement du facteur de puissance.
Nous étudierons une charge triphasée résistive pure et une charge triphasée inductive.
Cette dernière est constituée de la charge résistive avec, en série sur chaque phase, une bobine.
Vous tracerez avant chaque câblage le schéma du montage en faisant apparaître les instruments de mesure et en précisant les calibres appropriés.
Matériel:
- Charge résistive triphasée de 300 W.
- 3 bobines identiques.
- Multimètres.
- Oscilloscope.
- Sonde différentielle.
- Pince ampèremétrique.
- Wattmètre et (ou)pince wattmètrique.
L’alimentation triphasée sera fournie par l’alimentation triphasée variable de la table, les valeurs des tensions composées ou simples seront données par le professeur.
Modifier les montages hors tension ( modification des couplages, installation d’appareils de mesure ... ).
Choisir un calibre tension du wattmètre compatible avec les tensions du montage, car le circuit tension n’est pas protégé.
Veiller à ne pas dépasser les valeurs électriques limites des éléments du montage et des appareils de mesure en toutes circonstances.
1°) Charge résistive triphasée
L’essai sera réalisé avec une valeur efficace de pour les tensions composées.
1.1) Couplage étoile Mesures:
a) Réaliser le câblage de la charge avec neutre et terre.
b) Mesurer la résistance entre phases.
c) Relier le montage au réseau et mesurer la valeur efficace de l’intensité du courant en ligne, pour chaque phase.
d) Mesurer la valeur efficace de l’intensité du courant dans le neutre.
e) Mesurer la puissance active consommée par la charge en utilisant les méthodes 1 et 3 uniquement pour ce cas ( dans un but de comparaison).
f) Déterminer le déphasage entre i1 et v1N. Questions et analyse :
a) Comparer les deux méthodes de mesure de la puissance active.
b) Le récepteur est-il équilibré ? Attention :
Illustration 1 pince wattmétrique
c) Quel est le facteur de puissance de la charge ?
d) Donner les puissances active P* et réactive Q * consommées par la charge.
En déduire la puissance apparente.
e) Exprimer les puissances active et réactive théoriques.
f) Calculer les pertes par effet Joule et conclure.
g) Reporter les résultats dans le tableau réponse.
1.1) Couplage triangle Mesures:
a) Réaliser le câblage de la charge avec terre.
b) Mesurer la résistance entre phases.
c) Relier le montage au réseau et mesurer la valeur efficace de l’intensité du courant en ligne pour les trois phases.
d) Mesurer la puissance active consommée par la charge.
Questions et analyse :
a) Le récepteur est-il équilibré ?
b) Quel est le facteur de puissance de la charge ?
c) Donner les puissances active PΛ et réactive QΛ consommées par la charge.
En déduire la puissance apparente.
d) Comparer ces deux puissances aux puissances théoriques.
e) Calculer les pertes par effet Joule et conclure.
f) Reporter les résultats dans le tableau réponse.
2°) Charge inductive triphasée
L’essai sera réalisé avec une valeur efficace de pour les tensions composées. On place en série avec chaque résistance une bobine de valeur fixée.
2.1) Couplage étoile Mesures:
a) Réaliser le câblage de la charge avec neutre et terre.
b) Mesurer la résistance entre phases.
c) Relier le montage au réseau et mesurer la valeur efficace de l’intensité du courant en ligne, pour chaque phase.
d) Mesurer la valeur efficace de l’intensité du courant dans le neutre.
e) Calculer les pertes par effet Joule et conclure.
f) Reporter les résultats dans le tableau réponse.
2.2) Couplage triangle Mesures:
a) Réaliser le câblage de la charge avec terre.
b) Mesurer la résistance entre phases.
c) Relier le montage au réseau et mesurer la valeur efficace de l’intensité du courant en ligne.
d) Mesurer les puissances active et réactive consommées par la charge par la méthode du double wattmètre.
e) Mesure à l’oscilloscope le déphasage entre j et u.
Questions et analyse :
a) Le récepteur est-il équilibré ?
b) Quel est le facteur de puissance de la charge ?
c) Donner les puissances active P∆ et réactive Q∆ consommées par la charge.
En déduire la puissance apparente.
d) Comparer ces deux puissances aux puissances théoriques.
e) Calculer les pertes par effet Joule et conclure.
f) Reporter les résultats dans le tableau réponse.
3°) Relèvement du facteur de puissance Mesures:
a) Refaire le couplage étoile avec la charge inductive triphasée.
Intercaler entre l’alimentation triphasée et la charge triphasée, la charge capacitive triphasée.
b) Relier le montage au réseau et mesurer la nouvelle valeur efficace de l’intensité du courant en ligne.
c) Mesurer les puissances active et réactive consommées par la charge.
d) Mesurer à l’oscilloscope le nouveau déphasage entre i1 et v1N. Questions et analyse :
a) Comparer les mesures du 3°) et du 2.2) en faisant un tableau comparatif.
b) Que peut-on en conclure ?
- FEUILLE DE REPONSES- Charges résistive et inductive:
• Charge résistive: R = U = Couplage étoile I = Couplage triangle I =
• Charge inductive R = L = U =
Couplage étoile I = Couplage triangle I =
Charges
Résistive / Inductive Résultats expérimentaux
résistif inductif
Résultats théoriques
résistif inductif
% erreur entre mesure et calcul
résistif inductif P* ( W )
P∆ ( W )
Q* ( var )
Q∆ ( var)
S* ( VA )
S∆ ( VA )
cos ϕ
P ( W )
Annexe :Méthode de mesure des puissances
Pour mesurer les puissances active et réactive consommées par un récepteur triphasé équilibré, nous disposons de trois possibilités:
• Utiliser un wattmètre monophasé et mesurer la puissance consommée sur une phase. La puissance réactive est alors déterminée à partir de la mesure du facteur de puissance. Voir schéma ci-dessous.
• Utiliser la méthode des deux wattmètres monophasés ou un wattmètre monophasé associé à un inverseur. Nous avons, lorsque les wattmètres sont correctement placés:
P= P1 + P2 et Q= Q1 +Q2 = ( P1 – P2)
3• Utiliser un wattmètre triphasé. Le résultat de la lecture indique directement la puissance consommée par le récepteur triphasé. Certains wattmètres triphasés permettent la mesure de la puissance réactive par simple basculement d'un interrrupteur. Si l'appareil ne le permet pas, il faut déterminer la puissance réactive en mesurant le facteur de puissance à l'oscilloscope.
Branchement des wattmètres:
1 2
3 N
W W1 W
W2 Récepteur
triphasé
Méthode 1:
1 wattmètre monophasé
Méthode 2:
2 wattmètres monophasés Méthode 3:
1 wattmètre triphasé
