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Ministère de L'Enseignement Supérieur et de la
Recherche Scientifique
Université MOHAMED BOUDIAF de M’sila
Faculté de Technologie
Département de Génie Electrique
Synthèse du TP
Travaux Pratiques Electrotechnique Fondamentale 2
Pour : 2éme
année Licence Electrotechnique
Par :
Dr. BELHAMDI SAAD
Maître de Conférences en Electrotechnique à l’Université
MOHAMED BOUDIAF de M’sila
2015/2016
5
Avant propos
L’ensemble des travaux pratiques présentés dans ce document ont été effectués au
sein du Laboratoire : LGE de Génie Electrique de l’Université Mohamed Boudiaf
de M'sila.
Ces Travaux Pratiques D’électrotechnique Fondamentale -2 ont été rédigé a
l’intention des étudiants qui préparent, dans le cadre de la réforme L.M.D, une
licence dans les domaines de génie électrique deuxième niveau. Il est conforme au
programme officiel.
Dans l'enseignement du génie électrique , les activités expérimentales et donc les
mesures occupent une place importante. Aussi ,es-il essentiel , non seulement
d'acquérir les savoir-faire indispensables à une bonne utilisation du matériel et des
méthodes mises en œuvre . c'est la raison pour laquelle la préparation des travaux
pratiques doit être considérée avec sérieux et attention par les étudiants, afin d'en
tirer le maximum de profit sans détériorer le matériel mis à leur disposition.
Ce polycopie est divise en trois grandes parties.
La première partie est consacre au transformateurs monophasés et triphasé .
La deuxième partie, les machines à courant continu(mode génératrice et mode
moteur).
Dans la troisième partie, est consacre au machines à courant alternatif(machines
synchrones et asynchrones).
J’espère que ce recueil sera apprécié par mes collègues et les étudiants et je
serais très heureux de recevoir avec reconnaissance leurs remarques, critiques et
suggestions.
Dr. S. BELHAMDI
5
5
Table des matières
Introduction Générale…………………………………………………………..……..1
TP N° 01 : Transformateur monophasé…………………….………………..…….2
TP N°02: Transformateur triphasée………………………………………......……6
TP N°03:Génératrice à Excitation Séparée ……………………………….………9
TP N° 04 : Moteur à Excitation Séparée……………………...………...………..12
TP N°05 : Moteur à Excitation Shunt……………………………………...……..14
TP N°06 : Moteur à Excitation Série………………...…...………………….…..16
TP N° 07: Moteur Asynchrone triphasé à vide…………………………………...17
TP N° 08: Moteur Asynchrone triphasé en charge…………….…………………20
TP N° 09 : Alternateur triphasé: à vide , en court-circuit…………………………22
TP N° 10 : MOTEUR SYNCHRONE – ESSAIS DIRECTS……………......……25
BIBLIOGRAPHIE...................................................................................................27
5
Introduction Générale
L'électrotechnique est l'étude des applications techniques de l'électricité,
Ou encore, la discipline qui étudie la production ,le transport ,le traitement ,la
transformation et l'utilisation de l'énergie électrique .
Traditionnellement on associe l'électrotechnique aux " courants forts" par
opposition aux "Courants faibles" qui seraient du domaine exclusif de
l'électronique.
Cependant si on rencontre bien en électrotechnique :
De très fortes puissance , de plusieurs mégawatts à quelques milliers de MW,
principalement lors de la production et du transport de l'énergie électrique.
On rencontre aussi de faibles puissance , de l'ordre du KW ou du W , pour le
chauffage ,l'électroménager, etc.….
Voire de très faibles puissance , de quelques microwatts pour les micro moteurs
de montres à quartz, à quelques nW dans la motorisation de Certaines techniques
d'exploration médicale.
mettant ainsi en défaut l'opposition précédente.
L'électrotechnique a un Champ d'application extrêmes Vaste ,elle concerne de très
nombreuses entreprises industrielles, dans les domaines de la production et du
transport de l'énergie électriques dans les équipements électriques, dans les transports
utilisant des moteurs électriques, et également dans des domaines plus inattendus
Comme l'aérospatial.
La finalité de l'enseignement de l'électrotechnique fondamentale2 est familiariser les
étudiants 2eme année licence de la filière électrotechnique avec les notions qui sont
propres à Cette discipline afin de leur permettre d'exercer éventuellement leur futur
métier dans les entreprises industrielles proches de Ce domaine.
L'enseignement du deuxièmes année aborde l'étude des transformateurs et des
machines à Courant Continu, synchrone et asynchrone.
1
5
TP N°01 : Transformateur monophasée
But : Etudier le fonctionnement à vide et en charge d’un transformateur ;
détermination du rendement et du modèle équivalent au secondaire.
1. Etude du transformateur à vide.
1.1Avant de réaliser le travail ci-dessous, on effectuera la mesure de la résistance
R1 du primaire, d'abord à l'ohmmètre puis par une méthode voltampère métrique
avec I1n. (me faire vérifier avant la mise sous tension).
1.2 Montage :
Il s'agit ici d'étudier sous différentes tensions primaires le comportement du
transformateur lorsque celui-ci n'est pas chargé.
L'autotransformateur incorporé à la table permet d'obtenir une tension sinusoïdale de valeur
efficace variable à partir d'une tension sinusoïdale de valeur efficace donnée.
Réaliser le montage ci-dessous décrit: faire vérifier.
A W
V V~
autotransformateur transformateur étudié
I P
UU
1V 1V
2V1V
1.3 Réaliser le montage
1.4 Pour 6 valeurs de U1V comprises entre 0,2.U1V et 1,2.U1V (si possible):
Mesurer : ¤ U1V ; ¤ U2V ; ¤ I1V ; ¤ P1V
Calculer : ¤ les pertes par effet Joule à vide :PjV= R1.I1V2 et constater qu'elles sont
toujours négligeables devant P1V
¤ Les pertes dans le fer : Pf= P1V- PjV (voir le bilan des puissances).
1.5 Tracer : sur une même feuille : ¤ U2V=f(U1v) commenter et en déduire le
rapport de transformation: m
¤ Pf= f(U10) commenter en mettant en évidence que les
pertes fer croissent plus vite que la tension.
2. Etude du transformateur en court-circuit sous tension réduite.
2.1 Schéma de montage
2
5
Cet essai doit être réalisé avec prudence: un court-circuit sous une tension proche
du nominal amènerait le transformateur à être parcouru par des courants très
supérieurs aux nominaux tant au niveau du primaire que du secondaire; la
conséquence, si les disjoncteurs et les fusibles ne sont pas assez rapides, serait
alors la destruction du transformateur et des appareils de mesure.
Réaliser le montage ci-dessous avec l'autotransformateur réglé de façon à avoir
U1cc= 0.
A W
V~
autotransformateur transformateur étudié
I P
U1cc
1cc1cc2ccI
2.2 Mode opératoire :
Amener U1cc progressivement à une valeur telle que la valeur des courants
soient proches de celles des courants nominaux du transformateur : soit I2cc= I2n et
I1cc= I1n à peu prés ;
En fait on ne mesure ici que I1cc de façon à réaliser un court circuit franc ce qui ne
serait pas le cas en présence d'un ampèremètre mesurant I2cc, celui-ci ayant
forcément une résistance.
On admettra donc, et ce en s'appuyant sur les résultats de l'étude en charge que le
transformateur est parfait pour les courants lorsque ceux-ci sont élevés : I1cc=
m.I2cc.
On pourra éventuellement le vérifier (assez mal !) en employant une pince
ampèremétrique et en mesurant la valeur de I2cc.
2.3Mesure : Dans ces conditions, mesurer : ¤ U1cc ; ¤ I1cc ; ¤ P1cc
2.4Exploitation :
Vérifier que les pertes fer correspondant à la tension U1cc (voir les résultats du
1) sont négligeables devant P1cc
En déduire que la puissance absorbée lors de cet essai correspond essentiellement à
de l'effet Joule dans les enroulements : P1cc= R1.I1cc2+R2.I2cc
2= Rs.I2cc2 avec Rs=
R2+m2.R1 .
2.5 Résistance ramenée au secondaire :
3
5
Déterminer alors la valeur de la résistance, RP
Iscc
1cc
22
, ramenée au secondaire :
Comparer à la valeur obtenue par le calcul à partir des résistances mesurées .
2.6 Modèle de Thévenin au secondaire :
En exploitant le modèle de Thévenin du transformateur, ramené au
secondaire, dans le cas du court-circuit, on peut écrire : Es= m.U1cc= Zs.I2cc.
Déterminer l'impédance ramenée au secondaire, Zs, du transformateur étudié :
Zm U
Im
U
Is
cc
cc
cc
cc
.
.1
2
2 1
1
Cette impédance pouvant s'écrire : Z X Rs s
2
s
2 .
Déterminer la réactance de fuite ramenée au secondaire : Xs.
3. Etude du transformateur en charge
Cette étude est destinée à montrer les différences qui existent entre le
transformateur réel et le modèle, étudié en cours, du transformateur idéal.
3.1Etude sur une charge résistive :
3.1.1Montage :
Réaliser le montage ci dessous qui permet une étude en charge résistive (cos2= 1)
du transformateur.
On utilisera, de préférence, des appareils RMS car les courants ne sont pas
vraiment sinusoïdaux lorsqu'un transformateur travaille avec son circuit
magnétique saturé.
A W
V
transformateur étudié
I P
Usecteur~
11
1n VU2
AI 2
Rhéostat de charge
3.1.2 Mesures :
Pour 6 valeurs de I2 comprises entre 0 et 1,25.I2n (il est impératif de travailler à I2
croissant donc à R décroissant), mesurer :
¤ I2; ¤ U2; ¤ I1; ¤ P1; ¤ U1n (qui ne devrait pas varier)
puis calculer ¤ m= U2/U1V; ¤ m’= I1/I2; ¤ P2= U2.I2.cos2 ; ¤ = P
P
2
1
Tracer sur une même feuille : ¤ U2= f(I2) ; ¤ P2= f(I2) ; ¤ P1= f(I2)
4
5
et sur une autre ¤ m=U2/U1V=f(I2) ; ¤ m’=I1/I2 =f(I2) et = P
P
2
1
= f(I2)
3.1.4. Exploitation générale des résultats.
Pour la valeur nominale de l'intensité secondaire et sur charge résistive :
Déterminer, de manière théorique, la valeur de U2 : ¤ par la méthode de Fresnel
¤ grâce à la formule approchée. ¤ Comparer au résultat mesuré lors de l'étude
du transformateur en charge.
Déterminer le rendement par la méthode des pertes séparées.
¤ Comparer au rendement déterminé de manière directe dans 3.
5
TP N°02: Transformateur triphasée
6
5
2ème
Essai
RAPPORTS DE TRANSFORMATION - INDICES HORAIRE
7
5
8
5
TP N°03:Génératrice à Excitation Séparée
A) Introduction :
1. BUT:
Le but de cette manipulation est :
Etudier le fonctionnement de la génératrice à excitation séparée.
Relever les Caractéristiques principales de la génératrice.
2- Caractéristique électrique à vide
2-1 Protocole expérimental
On se propose de tracer la caractéristique E f Iex ( ) où E représente la f.é.m
du génératrice et Iex l'intensité du courant d'excitation la fréquence de rotation
étant maintenue constante.
Pour ce faire la machine à étudier est utilisé en génératrice à vide. En effet la
tension aux bornes de l'induit de la machine fonctionnant en génératrice est de la
forme U E R I . avec à vide I 0 soitU Ev .
On utilise pour entraîner cette génératrice un moteur asynchrone en étoile.
Réaliser le montage suivant :
Montage (1)
Uex
k
G
Rhex
A
V Rch
U
Rc1c2
MAS
n=1500tr/min=cste
Rex
iex
+
-
Ra
Ia
A
A
V
L3
L2
L1
9
5
1-2- Manipulation
Mesurer en prenant soin de maintenir la fréquence de rotation constante la
tension à vide UV en fonction du courant d'excitation iex.
Compléter le tableau suivant:
sens croissant sens décroissant iex (A) 0
UV=E(V)
Tracer cette caractéristique.
1-3- Exploitation Préciser dans quelle zone le circuit fonctionne de manière linéaire, puis à
partir de quelle valeur le circuit magnétique est saturé.
Mesurer l'intensité du courant d'excitation nominale de la machine pour
laquelle on atteint la valeur nominale de la f.é.m, soit 220V.
En déduire, pour les courant d'excitation d'intensité faible, la relation liant E
à iex pour n = constante = 1500tr/min.
2- Etude de la génératrice à courant continu en charge à Iex et n constants
On étudie le fonctionnement du génératrice quand on se fixe la fréquence de
rotation nominale et l'intensité du courant d'excitation nominal.
2-1- Protocole expérimental
Justifier qu'alors la f.é.m est pratiquement constante lorsque I varie.
Donner les valeurs:
E = iex= n =
Réaliser le montage (1):
a) sans pôle de commutation
La charge Rch dans la valeur maximale, l’interrupteur k est toujours ouvert,
on mesure la tension entre les bornes de génératrice.
En lire chaque fois la valeur de I et de tension U, à l’instant de fermeture de
l’interrupteur k (dans ce cas le courant circule dans la charge et la tension
aux borne de génératrice doit être varie).
Rq : la vitesse de rotation doit être constante.
Compléter alors le tableau en charge.
U en V
I en A
10
5
b) avec les pôles de commutation
Dans cette essais en place les pôles de commutation qui sont en série avec
l’induit, en applique les mêmes étapes de (a).
Compléter alors le tableau en charge.
U en V
I en A
3- Caractéristique de réglage
C’est une caractéristique représentant en ordonnées les courants de charge et
en abscisses les courants d’excitation (respectivement I et iex) ou
inversement. La tension U et la vitesse de rotation n sont maintenues
constantes
Compléter alors le tableau iex=f(I).
iex en A
I en A
En mesure les résistances Ra et Rc1c2 (résistance de commutation), Rex à la
fine de l'essai.
4-Travail demandés
a) tracer la caractéristique à vide Ev=f(iex) n=constante dans les deux cas
(croissant et décroissant) et déduire la courbe moyenne.
b) Pour quoi la courbe Ev=f(iex) à la vitesse constant n’est pas linéaire
dans le cas d’augmentation du courant d’inducteur iex.
c) Tracer la caractéristique de charge U=f(I) et déduire la caractéristique
h(I)=Ev –U
h(I)=RaIa+hm.
La caractéristique URa=Ra.I, et la caractéristique hm=h(I)-Ra.I dans les
deux cas (sans pôle de commutation et avec pôle de commutation dans le
même papier et comparé ces résultats.
d) Tracer la caractéristique de réglage iex=f(I)
e) Conclusion générale.
11
5
TP N°04 : Moteur à Excitation Séparée
1. BUT: Le but de cette manipulation est :
Mettre en évidence les deux modes de fonctionnement de la machine à courant
continu à excitation indépendante.
Induit sous tension constante et charge variable.
Induit sous tension variable.
On se propose d'alimenter l'induit sous une tension U variable de manière à ce
qu'il soit parcouru par un courant I; l'inducteur alimenté par une tension Ue fixe
sera parcouru par un courant d'intensité Ie appelé courant d'excitation.
On dispose d'une alimentation continue réglable et d'une alimentation continue
fixe, par ailleurs le frein à poudre permettra d'appliquer au moteur un couple
résistant variable (réglé et non automatiquement), la mesure du moment du couple
résistant Cr est assurée par une jauge de contrainte associée à l'électronique
adéquate.
2. Expérimentation
Démarrage du moteur
Démarrer le moteur selon le protocole établi ci-dessus. Dès que le moteur
commence à tourner, vérifier que le sens de rotation est correct (flèche sur la
dynamo tachymétrie) et que toutes les grandeurs indiquées sont positives.
1) Fonctionnement sous tension d’induit constante et charge variable
Relevés de Cu = f(n) et Cu = f(I) à U = cte et Ie = cte.
Faire varier manuellement le moment Cr du couple résistant en relevant une
dizaine de points répartis sur la plage de variation de Cr
U = constante et vérifier que Ie ne varie pas.
Cu(Nm) 0
I(A)
n(tr/mn)
Montage (1)
i ex
Uex M
Rh
A
V U
Frein
Rex
+
-
Ra
A
+
-
12
5
a)Tracer Cu(n) et Cu(I ).
2) Fonctionnement sous tension d’induit variable
Etude de n = f(U) à charge constante et Ie = cte
a) Ie ayant la même valeur que ci-dessus, régler Cu à 1,2N.m
b) Procéder au relevé des données point par point dans un tableau de mesures
comprenant toutes les variables de l’expérimentation. Faire varier U de 0 à 220V,
en répartissant une dizaine de points sur sa plage de variation, en maintenant Cu =
1,2 N.m et en vérifiant que Ie ne varie pas.
U (V)
I(A)
n(tr/mn)
c) Tracer n = f(U)
Exploitation des résultats
1) A partir de Cu(n) déterminer:
a) La fréquence de rotation à vide n0.
b) Les fréquences de rotation n1pour Cu =0,5 N.m, n pour Cu =1 N.m et n2 pour Cu =1,5N.m,
1-n2)/n pour Cu variant de 1N.m.
2) A partir de n = f(U):
a) Justifier les valeurs prises par l’intensité du courant d’induit dans la série de mesures.
c)Calcul des rendements de l'induit et du moteur pour U=220V dans les
conditions du deuxième essai n = f(U).On explicitera tous les calculs, compléter
le diagramme suivant.
13
5
TP N°05 : Moteur à Excitation Shunt
1. BUT: Le but de cette manipulation est :
Il s'agit de relever sous tension d'alimentation constante et égale à Un,
les caractéristiques en charge d'un moteur à excitation shunt.
Rappel théorique
Dans la machine shunt, le circuit induit et le circuit inducteur sont en parallèle, ce
qui revient à imposer l'égalité des tensions Ua=Uex=U
U: désigne la tension aux bornes de la machine.
Lorsqu’un moteur shunt fonctionne en régime permanent, une partie relativement
faible de Iex passe dans l'inducteur et crée un flux, et l'autre partie Ia passe dans
l'induit et crée le couple, on a :
I=Ia+Iex
Le couple est proportionnel au flux d'inducteur et au courant d'induit :
C=K* *Ia
Expérimentation
A- Démarrage du moteur
Démarrer le moteur selon le protocole établi ci-dessus. Dès que le moteur commence
à tourner, vérifier que le sens de rotation est correct et que toutes les grandeurs
indiquées sont positives.
Réaliser le montage suivant :
1-Relever la plaque signalétique du moteur et calculer la valeur nominale du
couple.
2- Régler la tension d'alimentation d'induit à la valeur nominale Uan "Uan reste
constante lors de la manipulation".
3- Faire varier le couple C " C prend des valeur entre 0 N.m et Cn "
M
A
V
Frein
R
e
x
Ra
A
+
-
U V
V
A
14
5
4- pour chaque valeur du couple, relever la vitesse N, le courant d'induit Ia et le
courant d'excitation Iex.
B
1-Réaliser le montage 2
2- Pour un couple de 1 N.m, faire varier le courant d'excitation en agissant sur la
résistance variable.
3- Pour chaque valeur du courant d’excitation, relever la vitesse de rotation
TRAVAIL DEMANDE
A
1- compléter le tableau des résultats en calculant Itot P1, P2 et rendement.
2- Tracer sur une feuille millimétrée les caractéristiques de charge N, Ia, P1, P2.
Rendement en fonction du couple C." en traçant toutes les caractéristiques sur une
seule feuille ".
3- Noter le couple nominal sur les différentes courbes tracées et déduire les valeurs
nominales.
B
Tracer la caractéristique vitesse- courant d'excitation N=(Iex)
Conclusions générales.
Montage (2)
M
A
V
Frein
Rex
Ra
A
+
-
15
5
TP N°06 : Moteur à Excitation Série
1. BUT: Le but de cette manipulation est :
Il s'agit de relever sous tension d'alimentation constante et égale à Un,
les caractéristiques électromagnétique C =f(I) et mécanique C= f (N)
2. Rappel théorique
Dans la machine série, l’inducteur est traversé par le courant d’induit, il comporte
peut de spires de grosses sections. Ce qui revient à imposer l’égalité des courants
suivante: I=Ia=Iex
Relations essentielles:
F.c.e.m
E=K N
Tension d’alimentation
U=E+r I
r: résistance équivalente de l’induit et l’inducteur
Expérimentation
A- Démarrage du moteur
Démarrer le moteur selon le protocole établi ci-dessus. Dès que le moteur
commence à tourner, vérifier que le sens de rotation est correct et que toutes les
grandeurs indiquées sont positives.
Réaliser le montage suivant :
N.B Un moteur série ne doit jamais fonctionner à vide sous sa tension nominale.
1-Relever la plaque signalétique du moteur et calculer la valeur nominale
du couple.
2- Régler la tension d'alimentation d'induit à la valeur nominale Uan.
3- Faire varier le couple C " C prend des valeur entre 0 N.m et Cn "
4- Pour chaque valeur du couple, relever la vitesse N, le courant I.
4-TRAVAIL DEMANDE
1- Compléter le tableau des résultats en calculant P1, P2 et rendement.
2- Tracer sur une feuille millimétrée les caractéristiques
- électromagnétique C=f(I)
- Mécanique C=f(N)
3- Tracer les caractéristiques de charge P1, P2. Rendement en fonction du
couple C." en traçant toutes les caractéristiques sur une seule feuille ".
4- Conclusions générale.
Montage (1)
Frein M
R
a
A A +
-
U
r
A
V
16
5
TP N° 07: Moteur Asynchrone triphasé à vide
1.BUT:
Le but de cette manipulation est :
Avant de monter le moteur sur le système, on veut vérifier sur un banc d’essai, que
les caractéristiques du moteur asynchrone n’ont pas trop changées. Vous ferez pour
cela, les relevés suivants :
Pa0 = f(I0) Pa0 étant la puissance absorbée a vide .
g=f(Pa0) g étant le glissement de la machine à vide.
Remarque : 1 Cheval-vapeur = 736 W
matériel utilise
- Autotransformateur
- Banc moteur asynchrone triphasé
- Wattmètre numérique
- multimètre + couple mètre + commande du frein à poudre
1-Préciser pour le moteur asynchrone, la puissance nominale, le facteur de puissance
nominal (cos ), la fréquence de rotation nominale ?
Pu cos Ns
2-quel couplage devra t-on adopter pour ce moteur si la tension d’alimentation du
réseau est de 380 V ? Quelle est la valeur du courant nominal pour ce couplage ?
Représenter le couplage sur la plaque à bornes du schéma de montage ci-dessous.
Il faudra adopter le couplage ………………… . Le courant nominal pour ce
couplage est …………………
3-A partir des données de la plaque signalétique, déduire le couple utile nominal du
moteur.
Tu = ……………………………………………………
U1 V1 W1
U2 V2W2
17
5
2-Protocole expérimental
2-1- Manipulation : Essais du moteur à vide
1-Réaliser le montage ci-dessous
Le moteur tournant à vide ,sans entrainer la génératrice ,des tension variables ont
été appliquées entre les bornes du moteur et on relevé le courant dans les fils de
ligne et la puissance absorbée;
La tension du réseau est passée de 380 V à 400 V depuis quelques années. Les valeurs de
la plaque signalétique ne sont plus bonnes pour la tension 400 V. Aussi, pour Tu
nominal, on vous demande d'effectuer des mesures sous 400 V afin de relever I, Pa, N.
U I N Pa
400 V
U Pa10 Pa20 N I0 g cos
100
150
200
250
300
380
Mas 3 G
L1
L2
L3
U1
V1
W1
Génératrice tachymètrique
wattmètre
* * I U
A v
W *
*
Autotransformateur
18
5
2- Réaliser le montage ci-dessous:
Essai du groupe à vide:
Le moteur entraine la génératrice qui est à vide et n'est pas excitée.
2-3-Travail demandés
f) Compléter les tableau et Tracé les courbes Pa0=f(I0), g=f(Pa0) dans les
deux cas.
b) Interprétation des résultat.
c) Conclusion .
U Pa10 Pa20 N I0 g cos
100
150
200
250
300
380
Mas 3
L1
L2
L3
U1
V1
W1
wattmètre
* * I U
A v
W *
* Frein
Autotransformateur
19
5
TP N° 08: Moteur Asynchrone triphasé en charge
2. BUT:
Le but de cette manipulation est :
Avant de monter le moteur sur le système, on veut vérifier sur un banc d’essai, que
les caractéristiques du moteur asynchrone n’ont pas trop changées. Vous ferez pour
cela, les relevés suivants :
I = f(Pu) I étant le courant statorique et Pu la puissance utile
N = f(Pu) N étant la fréquence de rotation en tr.min-1
Pa = f(Pu) Pa étant la puissance absorbée,
= f(Pu) étant le rendement,
Cos = f(Pu) Cos étant le facteur de puissance
Vous comparerez ensuite vos résultats avec ceux fournis par le constructeur du
moteur.
Remarque : 1 Cheval-vapeur = 736 W
matériel utilise
- Autotransformateur
- Banc moteur asynchrone triphasé
- Wattmètre numérique
- multimètre + couple mètre + commande du frein à poudre
1-Préciser pour le moteur asynchrone, la puissance nominale, le facteur de puissance
nominal (cos ), la fréquence de rotation nominale ?
Pu cos Ns
2-quel couplage devra t-on adopter pour ce moteur si la tension d’alimentation du
réseau est de 380 V ? Quelle est la valeur du courant nominal pour ce couplage ?
Représenter le couplage sur la plaque à bornes du schéma de montage ci-dessous.
Il faudra adopter le couplage ………………… . Le courant nominal pour ce
couplage est …………………
U1 V1 W1
U2 V2W2
19
20
5
3-A partir des données de la plaque signalétique, déduire le couple utile nominal du
moteur.
Tu = ……………………………………………………
2-Protocole expérimental
2-1- Manipulation : Essais du moteur en charge
1-Réaliser le montage ci-dessous
En vous partageant les tâches, calculer pour chaque point de mesure, la Puissance utile
(Pu = Tu Ω), le facteur de Puissance (Cos = Pa / S), le rendement ((%) = Pu / Pa x 100).
U
(V )
Pa1
(W)
Pa2
(W) N
(tr/min)
M
(N .m)
I
(A)
(%) Cos
0U
n
1/4
Un
2/4
Un
3/4
Un
4/4
Un
Travail demandés
1-Compléter le tableau des résultats en calculant Pa,Pu et rendement le facteur de
Puissance (Cos = Pa / S).
2- Tracer sur une feuille millimétrée les caractéristique de charge: I = f(Pu) ,N = f(Pu)
, = f(Pu) ,Cos = f(Pu).
3- Conclusions générales.
Autotransformateur
Mas 3
L1
L2
L3
U1
V1
W1
wattmètre
* * I U
A v
W *
* Frein
21
5
TP N° 09 : Alternateur triphasé: à vide , en court-circuit
3. BUT:
Le but de cette manipulation est :
Ce travail consiste à étudier la machine synchrone en tant qu'alternateur que
moteur . On relève les caractéristiques nécessaires pour la détermination des
paramètres de la machine et étudies son comportement sous différentes condition
de travail . Ainsi on réalise les testes suivants . La machine synchrone elle peut
fonctionner en:
Générateur pour débiter de l'énergie électrique l'ors qu'elle est entrainer par un
mécanisme secondaires(turbines…..) Moteur synchrone l'ors qu'elle est couplée aux réseaux pour développer un effort
mécanique nécessaire a l'entrainement ou injecter de l'énergie réactive dans ce
réseau Dans les deux cas , la machine est nécessairement excitée par une source continu.
E = V+ Z. I ……………………………………. (1)
E =V+ R. I +jX. I ……………………………...(2)
A vide I =0 d’où E=V …………………………………………..(3)
Pour Behn-Eschenburg la machine considérée est loin
de la saturation.
Autrement dit , la caractéristique à vide est traduit par:
E=K.J………………………..(4)
K : Représente la pente de la caractéristique à vide.
Montage 1. Schéma relatif à une phase
V
AL
Z
E
E
V R.I
X.I
I
Fig 2. Diagramme Vectoriel de l'Alternateur
22
5
2-Protocole expérimental
2-1- Manipulation
Réaliser le montage suivante :
Fig 3. Schéma de l'alternateur à vide
L1
Al
U
+
-
Re
x
V
N
L2
L3
V V
A
Rex
+
-
W
M
J
L1
Al
U
+
-
Rex
A
L2
L3
V V
A
Rex
+
-
W
Fig 4. Schéma de l'alternateur en court-circuit
M
Icc
Jcc
23
5
2-2- Relevé expérimental
1-Démarrer le groupe, le moteur à courant continu et alimenté
progressivement jusqu'à sa tension nominale.
2-Régler la vitesse à sa valeur de synchronisation (750tr/min, et puis pour
1000tr/min) en agissant sur l'alimentation de la machine à courant continu.
3-Exciter l'alternateur depuis J=0; puis inversement, relever la f.e.m
Rq la vitesse de rotation doit être constante . Compléter alors le tableau .
sens croissant sens décroissant J (A)
E=V(V)
Mesure la résistance d'une phase statorique.
2-3- Relevé expérimental
1-Démarrer le groupe, le moteur à courant continu et alimenté
progressivement jusqu'à sa tension nominale.
2-Régler la vitesse à sa valeur de synchronisation (1500tr/min,
1000tr/min, 750tr/min) en agissant sur l'alimentation de la machine à
courant continu.
3- Relever les excitations correspondantes.
4-Quelle est la valeur du courant de court-circuit correspondant au courant
d'excitation nominale.
J(A) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Icc(A)
2-4-Travail demandés
g) Tracer la caractéristique à vide Ev=f(iex) n=constante dans les deux
cas (croissant et décroissant) et déduire la courbe moyenne.( 750tr/min
et 1000tr/min).
h) Quelle est la valeur nominal du courant d'excitation à vide.
i) Tracer la caractéristique de court-circuit Icc=f(Jcc).
j) En déduire par extrapolation Z=f(J) (on prendra en considération toute
la caractéristique à vide).
k) Calculer Z et X dans les hypothèses de Behn-Eschenburg
l) Conclusion générale.
24
5
TP N°10 : MOTEUR SYNCHRONE – ESSAIS DIRECTS.
Montage :
Relever la plaque signalétique du moteur.
Les essais doivent être effectués à puissance utile constante ; comme
Pu=Cu et que Cte, Cu doit rester constant.
Pour régler le couple, surexciter la machine (Ie maximum) ce qui évitera un
décrochage de la machine pendant la phase de réglage.
On se limitera à Cu=5Nm.
B. Procédé de démarrage :
a) Court-circuiter la roue polaire par une résistance de 300curseur en
A).
b) Alimenter le stator jusqu’à Un par un alternostat
c) Supprimer le court-circuit (curseur en B).
d) Appliquer progressivement le courant continu au circuit inducteur, la
machine « s’accroche » au réseau, on peut alors la charger.
C. Relevés et mesures :
Pour différentes valeurs de la puissance utile (0,Pu/4,Pu/2,3Pu/4 et Pu)
relever et tracer Is=f(Ie), cos=f(Ie).
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5
Dans le cas de la demi-charge, à partir de quelle valeur de Ie y-a-t-il
décrochage ?
NB :On prendra soin de surveiller Is.
Expliquer pourquoi et à quelle condition le moteur fonctionne en
compensateur synchrone ?
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5
BIBLIOGRAPHIE
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A. Capliez, Edition Casteilla, 1994.
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l’électricité, Edition Delta & Spes S. A. 1983.
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Hebert, Claude Naudet et Michel Pinard.
9. G. Grellet and G. Clerc, Actionneurs électriques : principes, modèles, commandes,
1997.
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