Electrotechnique Model 2.pdf

IUR= Z R L C= +

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FOREM Formation Domaine Industriel Electrotechnique

Rvision 2 741.396.001b06/01/2004 Manuel Stagiaire

ELECTROTECHNIQUENOTIONS DE BASE ELECTRICITE MODULE 2

Volume II - Electricit gnrale Mesure de rsistances Page 1 / 115 pages

FOREM Formation Domaine Industriel- Electrotechnique. Code module ELBE 1.01

Mesure des rsistances.

Pour mesurer une rsistance R X , il faut ncessairementlinsrer dans un circuit lectrique comprenant un gnrateur courant continu.

Il en rsulte de nombreuses mthodes possibles quitoutes dcoulent de la loi dOhm.

RUIX =

La mthode de mesure dune rsistance dpend, de la prcision aveclaquelle on veut connatre R X , mais surtout de son ordre de grandeur.

Bien que les frontires entre les rsistances faibles et les grandesrsistances ne soient pas bien dtermines, on peut quand mme classerarbitrairement les rsistances en trois catgories :

1. Rsistances faibles - En dessous de 1 .2. Rsistances moyennes - Au dessus de 1 jusque 10 5 .3. Grandes rsistances - A partir de 10 6 .

Mesure directe des rsistances lohmmtre.

Principe dun ohmmtre dviation ( cadre mobile).

Une pile interne alimente le circuitconstitu de : Le cadre mobile muni dun shunt. Une rsistance ajustable pour le

rglage au zro. La rsistance R X mesurer.

La rsistance est branche entre les bornes C (Commun) et + delappareil.La rsistance R X tant dbranche, si les bornes C et + sontcourt-circuites par un fil, lappareil est parcouru par un courant I CC etla dviation du cadre prend la valeur d CC .

Avec un seul calibre, un ohmmtre aiguilleest capable de mesurer nimporte quellersistance (entre 0 et linfini ).En fait, thoriquement, seule la rgioncentrale de lchelle est utilisable si londsire que le rsultat ne soit pas trop erron(erreur relative de 10 %).



En consquence, pour quun ohmmtre aiguille permette la mesure desrsistances dans une plage assez large, il est indispensable quil possde

plusieurs calibres.

Par exemple : x1 - x 100 - x 10 k - etc.

Les calibres sont obtenus par action sur le shunt du cadre mobile.

Lorsque lon change de calibre, il faut redonner d CC la mmevaleur, cest--dire ramener laiguille devant le zro de lagraduation en Ohms lorsque lappareil est court-circuit.On y parvient en modifiant la rsistance ajustable par lintermdiaire dupotentiomtre dit de tarage.

Le potentiomtre de tarage est, suivant le type dappareil repr par lesymbole .Principe dun ohmmtre lectronique.

Lappareil envoie dans la rsistanceinconnue RX un courant dintensitconstante (quelques milliampres)

Lappareil mesure la tension U aux bornesdeR X et affiche directement la valeur de

RUIX =

Sur les appareils lectroniques analogiques ( aiguille), il est possible deraliser divers calibres (1 k, 10 k, 100 k, etc.) pour la fonctionohmmtre en envoyant dans R X des courants successivement diffrents(1 mA ; 0,1 mA ; 0,01 mA ; etc.).Aucun tarage nest raliser avant lutilisation de lohmmtre.

Sur les appareils lectroniques digitaux, il nexiste le plus souvent quuneseule position ohmmtre.

Mgohmmtre.- Mesure de la rsistance disolement.

Le problme de lisolement en lectrotechnique.

Un appareil lectrique (fer repasser), une machine lectrique (moteurasynchrone), une installation lectrique (ligne dalimentation) sont dit bienisols lorsque la rsistance entre le circuit lectrique (lment chauffant,etc.) et la masse (carcasse mtallique de lappareil) est trs leve.



Le R.G.I.E. oblige davoir une rsistance disolement exprimeen Ohms gale 5.000 fois la tension du rseau exprime en volts.

Dans certain cas, cette rsistance peut tre ramene un minimum de1.000 fois la tension du rseau.

Par exemple :

1. Pour un rseau de 380/400 V, cette rsistance disolement doit trecomprise entre 1,9 M et 20 M (5.000 x 380 5.000 x 400).Dans certain cas cette rsistance peut tre ramene de 380 k 400k.

2. Pour un rseau de 220/230 V, cette rsistance disolement doit trecomprise entre 1,1 M et 1,15 M (5.000 x 220 5.000 x 230).Dans certain cas cette rsistance peut tre ramene de 220 k 230k.

Dans le cas le plus extrme (1.000 x U rseau) le courant de fuite lamasse serait dans ce cas au maximum de 1 mA

Par exemple, pour un rseau 230 V 0 001230

230 000, .mA =

Pourquoi la valeur de la rsistance disolement se modifietelle ?

Les matriaux isolants perdent progressivement de leurs qualits initialespar le fait de dgradations provoques par le vieillissement naturel(desschement, effritement, etc.) et les contraintes extrieures(temprature, humidit, chocs, vibrations, corrosion, etc.)

Comment doit-on vrifier la rsistance disolement ?

Suivant R.G.I.E. , la rsistance disolement doit tre vrifie sous unetension constante de 500 volts au moins, linstallation tant dbranche durseau dalimentation.

Que doit-on vrifier ?

1. Isolement par rapport la masse (terre). Le gnrateur est connectentre la masse (carcasse mtallique de lappareil) et lensemble des filssoigneusement relis entre eux. Les rcepteurs (lampes, moteurs, etc.)sont laisss en service. Le ple + tant raccord la terre dans le casdune mesure disolement par rapport au sol.

2. Isolement entre conducteurs. La mesure seffectue dans les mmesconditions que prcdemment, sauf que les appareils rcepteurs sontmis hors service et que les fils de ligne ne sont pas connects entre eux.



Mesure par la mthode du voltmtre et de lampremtre.

On applique une tension constante au montage, on mesure lintensit laide dun ampremtre et la tension laide dun voltmtre.Il suffit alors dappliquer la loi dOhm.

Deux sortes de montages sont utiliss.

1- Le montage amont. La borne suprieure du voltmtre estraccorde en amont de lampremtre. Le voltmtre est raccordct source.

2- Le montage aval. La borne suprieure du voltmtre estraccorde en aval de lampremtre. Le voltmtre est raccord ctrcepteur.

Chacun des deux montages introduit une erreur systmatique invitableque nous dnommerons erreur due la mthode.

Montage amont. - Fortes rsistances.

Lampremtre mesure le courant I qui parcourt lensemble rsistance R Xet ampremtre en srie.Le voltmtre mesure la tension aux bornes de lensemble, et non la tensionU aux bornes de R X.

En consquence, la valeur du rapport UI X=

Ce rapport X est gale la somme de (R X + R a), R a tant la valeur de larsistance interne de lampremtre.

Lerreur relative est dautant plus faible que la rsistance mesurer R X estplus grande devant la rsistance R a de lampremtre.

Montage aval. - Faibles rsistances.

Lampremtre mesure le courant I qui parcourt lensemble rsistance R Xet voltmtre en parallle.Le voltmtre mesure la tension U aux bornes de R X.

En consquence, la valeur du rapport UI X =

Ce rapport X est gale R RR RX v

X v

.+ , puisque R X et R v sont en

parallle, R v tant la valeur de la rsistance interne du voltmtre.

Lerreur relative est dautant plus faible que la rsistance mesurer R X estplus petite devant la rsistance R v du voltmtre.



Mesure de rsistance - Pont de Wheatstone .

Le pont est en quilibre lorsquelaiguille du galvanomtre (voltmtre) G est au zro central, cest--direquil ny a pas de d.d.p. entre lespoints B - D .

La valeur de la rsistance x estdonne par lquation suivante :

xR R

R=2 3

1

La tension entre les points A - B (aux bornes de R1) est la mme quela tension entre les points A - D (aux bornes de R3).La tension entre les points B - C (aux bornes de R2) est la mme quela tension entre les points D - C (aux bornes de x).

Si R1 = 10 , R2 = 50 et R3 = 75

xR R

R= = =2 3

1

50 7510 375 lorsque le pont est quilibr.

iU

R R A1 1 22460 0 4= + = = , i

UR x A2 3

24450 0 0534= + = = ,

Tension entre les points A - B = R1 x i1 = 10 x 0,4 = 4 VTension entre les points B - C = R2 x i1 = 50 x 0,4 = 20 VTension dans la branche A - B - C = 24 VTension entre les points A - D = R3 x i2 = 75 x 0,0534 = 4 VTension entre les points D - C = X x i2 = 375 x 0,0534 = 20 VTension dans la branche A - D -C = 24 V

Si x change de valeur, par exemple 300 , le pont est dsquilibr eti

UR x A2 3

24375 0 064= + = = ,

Tension entre les points A - D = R3 x i2 = 75 x 0,064 = 4,8 VTension entre les points D - C = x x i2 = 300 x 0,064 = 19,2 V

Les tensions entre les points A - D et D - C sont diffrentes destensions entre les points A - B et B - C .

Lapplication industrielle du pont de Wheatstone est utilise dans lessystmes de rgulation de temprature (chauffage central, four, industriedu froid).

Par exemple pour une rgulation dun circuit de radiateurs enchauffage central.

Les rsistances R1, R2 et R3 peuvent tre remplaces par desrsistances non linaires du type C.T.N. ou C.T.P. (sonde detemprature extrieure, sonde de temprature ambiante, sonde detemprature sur conduit de dpart ou de retour).

La d.d.p. entre les points B - D alimente un appareillage (relaispolaris, ensemble lectronique) qui commande louverture ou lafermeture dune vanne modulante qui a pour fonction de mitiger leau quialimente les radiateurs de chauffage.



Une autre application du principe du pont de Wheatstone est le calculpour la dtection de lendroit du dfaut (mise la masse, rupture) des

cbles dnergie.

Dans toute distribution dnergie (souterraine, sur chemin de cbles), onconnat exactement la longueur, la section, la rsistance par km, lesendroits de dpart et de destination du cble install ainsi que les cheminssuivis par le cble (plan de quartier, btiment industriels).Toutes ces indications doivent tre consignes dans des registres.

La mthode du pont de Wheatstone, connue aussi sous lappellation de Pont fil permet de dceler avec une certaine prcision lendroit dudfaut.

R1 = A - B sur la rsistance gradue.R2 = B - C sur la rsistance gradue.l = distance en mtres entre lendroit de dpart et lendroit de destination.x = distance en mtre entre le point M et le dfaut.

Rl xS3

2= R

xS4 =

Equation du pont :R 1 x R 3 = R 2 x R 4

Rl xS R

xS1

22

=

On obtient : R 1 . (2 l - x) = R 2 . x si on divise les 2 nombres par /S.Soit : 2 R 1 l - R 1 x = R 2 x (si on distribue).

2 R 1 l - R 1 x - R 2 x = 0 (si R 2 x est plac gauche du signe =).

-2 R 1 l + R 1 x + R 2 x = 0 (si on multiplie par -1).

R 1 x + R 2 x = 2 R 1 l (si -2 R 1 l est plac droite du signe =).

x . (R 1 + R 2) = 2 R 1 l (si on met x en vidence).

donc : x R lR R= +2 11 2

Exemple :

Un cble souterrain de 3, 45 km de distance est en dfaut, les extrmits L - N du cble sont runis par une boucle. Un pont fil de 20 estraccord aux extrmits K - M . Lorsque le pont est quilibr, on lit surle pont fil R 1 = 8 et R 2 = 12 .Le dfaut x se trouve 2 760 m des extrmits K - M .

2 8 3458 12

5520020 2760

+ = = m



Autre mthode - Localisation par la loi dOhm.

U : indications lues sur le voltmtre.

I : indications lues sur lampremtre.

Rsistance A - C - D - Dfaut :

RUIdf =

Il suffit de diviser cette valeur par la rsistance par mtre de cble et onobtient la longueur en mtres entre lextrmit A et le dfaut .

Dautres mthodes dusage moins courant peuvent tre utilises, nous lescitons titre indicatif.

1- Pour les trs faibles rsistances .

Mthode de comparaison, permettant de mesurer des rsistance delordre du m. On compare la mesure dune rsistance X inconnueavec la mesure dune rsistance R faible et parfaitement connue.

Mthode du pont double de Thomson., permettant de mesurer desrsistance de lordre de 10 .

2- Pour les trs grandes rsistances .

Mthode du voltmtre en srie. Le voltmtre de rsistance R V connueest plac en srie avec la rsistance mesurer. Un systme decommutateur permet de mesurer U avec seulement la rsistance duvoltmtre ou U avec R V et X en srie.

On applique la formule suivante pour trouver X :

X RUUV=

. 1



Mesure de la rsistance disolement. ( document source VYNCKIER )

La rsistance disolement est la rsistance entre les conducteurs actifsentre eux et entre chaque conducteur actif et la terre.

Cest la valeur de la rsistance en M qui doit exister entre lesconducteurs sous tension ( conducteurs de ligne, bobinages des appareils,) et la masse.

Elle dpend surtout :

Du degr dhumidit dans les canalisations et de leur proximit. Du bon choix des conducteurs et des canalisations (tubes). Des dtriorations ventuelles de linstallation.

La valeur de la rsistance disolement se modifie car les matriauxisolants perdent progressivement de leurs qualits initiales par le faitde dgradations provoques par le vieillissement naturel(desschement, effritement, etc.) et les contraintes extrieures(temprature, humidit, chocs, vibrations, corrosion, etc.)

Cette valeur doit tre gale 5000 fois la tension nominale defonctionnement exprime en volts.

Pour un rseau 230V : la rsistance disolement est de 5000 fois 230 soit 1.15M

Pour un rseau 400V : La rsistance disolement est de 5000 fois 400 soit 2M

Cette valeur peut toutefois, dans certains cas comme llectricitdomestique, tre ramene 1000 fois la tension de fonctionnement.

Tension de test :

250 V pour la T.B.T. 500 V pour VU 500

Soit pour un rseau 230V : une rsistance disolement de 500 kEt pour un rseau 400V : une rsistance disolement de 500 kAppareils pour mesurer la rsistance disolement.

Les rsistances disolement doivent tre mesures sous 500 volts aumoins. Il est donc ncessaire dutiliser des ohmmtres spciaux, que lonappelle mgohmmtres compte tenu de la valeur leve de la rsistancedisolement.

Mgohmmtre magnto .

Le gnrateur est un alternateur aimants tournants entran par unemanivelle et quip dun dispositif dlivrant une tension constante de 500volts. La lecture se fait sur une chelle pour une plage trs large de rsistancestendant de 0.1 100 M. Les mesures sont peu prcises ( 10 %).



Mgohmmtre gnrateur lectronique statique

Equip dun gnrateur lectronique aliment par piles, il dlivre unetension constante stabilise 500 volts. Ce genre dappareil remplace peu peu les mgohmmtres magnto. Il dlivre une tension alternative de 500 volts une frquence de 1kHz

Mthodes de mesure.

Isolement par rapport la masse (terre).

Le gnrateur est connect entre la masse (carcasse mtallique delappareil) et lensemble des fils soigneusement relis entre eux. Lesrcepteurs (lampes, moteurs, etc.) sont laisss en service. Le ple + tant raccord la terre dans le cas dune mesuredisolement par rapport au sol.

Isolement entre conducteurs.

La mesure seffectue dans les mmes conditions que prcdemment,sauf que les appareils rcepteurs sont dbranchs et que les conducteurs deligne ne sont pas raccords entre eux.

M

Fils relisentre eux

Interrupteurouvert

Appareil vrifierMgohmmtre

Fils pas relisentre eux

Interrupteurouvert

AppareildconnectMgohmmtre

M



Mesure de la rsistance de terre. ( document source VYNCKIER )

La rsistance de dispersion de llectrode de terre est mesure laidedun contrleur de terre. Ce contrleur envoie un courant alternatif (pour viter llectrolyse etla corrosion des lectrodes) denviron 0.3 A pour une tension denviron60V.

Raccordement de lappareil.

Les lectrodes secondaires B et C sont enfonces dans le sol proximit de lhabitation.

La distance entre les lectrodes ( distance AB et distance AC) doit treaussi grande que possible et de 20 mtres au minimum.

La valeur de terre mesure est la rsistance ohmique entre la boucle deterre ou le piquet de terre et la terre environnante.

Clme de laboucle de terre

(A)

E1 E2 S H

Electrode auxilliaire outerre loigne (B)

Electrode auxilliaire(C)

20m 20m

Volume II - Electricit gnrale Tension Continue et alternative page 11/115

FOREM Formation Domaine Industriel- Electrotechnique.

Effets principaux du courant lectrique.

Le courant lectrique qui parcourt un conducteur est invisible, mais il semanifeste par certains effets caractristiques dont les principaux sont :

1 - Effets caloriques ou thermiques (lampe incandescence,rsistance chauffante, etc.)2 - Effets chimiques (accumulateur, galvanoplastie, etc.)3 - Effets magntiques (lectroaimant, moteur, etc.)

Composition et structure de la matire.

tat de la matire.

Solide : roches et minerais.Liquide : eau H2O.Gazeuse : air.

Molcule.

Cest la plus petite partie dun corps qui possde toutes les proprits ducorps. Une molcule deau, cest toujours de leau H 2O.

lment.

Une molcule est compose dun ou de plusieurs lments.Leau H 2O est compose dhydrogne (H) et doxygne (O).H et O sont des lments.Il existe plusieurs lments, tels que : le cuivre (Cu), laluminium (Al) etc.

Atome.

Latome est la plus petite partie dun corps simple appel lment, quipossde encore les proprits de cet lment (Cu, Al, H, O, etc.).

Latome est constitu de deux parties :1. Le noyau au centre.2. Les couches lectroniques la priphrie.

Le noyau est constitu de protons decharge lectrique positive et de neutrons decharge lectrique nulle.

La couche lectronique est constituedune ou plusieurs couches sur lesquelles sontsitus les lectrons de charge ngative.

La composition de latome diffre suivant les corps.Lhydrogne est le plus simple de tous, il ne possde quun seul lectron.Dans le cuivre, il y a 29 lectrons, dans largent il y en a 47 alors queluranium a le plus grand nombre dlectrons 92.

Latome complet est lectriquement neutre ltat normal.Le nombre de protons = le nombre dlectrons.

Dans certain corps, il arrive quun ou plusieurs lectrons subissent uneattraction moins forte de leur noyau.



Ionisation.

Si on fournit de lnergie latome (par linfluence de la chaleur, dunchamp magntique, dun champ lectrique), des lectrons peuvent treamens quitter leur atome, lquilibre est alors rompu. Latome nestplus lectriquement neutre.

Un atome qui a perdu un lectron et dont la charge ngative des lectronsest infrieure la charge positive du noyau devient ion positif etlatome qui a gagn un lectron et dont la charge ngative des lectrons estsuprieure la charge positive du noyau devient ion ngatif .

Or, les atomes ont tendance vouloir rester neutre. Latome qui ilmanque un lectron va en capter un et celui qui en a un de trop va lerejeter, et ainsi de proche en proche, les lectrons se mettent enmouvement simultan.

Cest le dplacement des lectrons qui est la base de lacirculation du courant lectrique.

Conducteurs et isolants.

Certains corps, en particulier les mtaux, ont leurs lectrons priphriquesfaiblement maintenus, et temprature ordinaire, lnergie possde parces lectrons est suffisante pour les librer de linfluence du noyau.Pour ces corps, il existe un certain nombre dlectrons libres qui serontfacilement mis en mouvement. Ce sont les bons conducteurs, ils ont moinsde quatre lectrons la dernire couche lectronique.

Par exemple, latome de cuivre possde 29 lectrons qui gravitent sur desorbites diffrentes autour du noyau, un seul lectron est situ sur ladernire couche lectronique.

Les isolants ont leurs lectrons priphriques solidement maintenus, ils ontplus de quatre lectrons la dernire couche lectronique.

Les semi-conducteurs ont quatre lectrons la dernire couchelectronique.

Quantit dlectricit.

Le coulomb C est la quantit dlectricit dbite durant uneseconde par un courant continu gardant une intensit constante de unampre.Le coulomb correspond une quantit dlectricit gale environ 6,3 x 10 18 lectrons.

Unit dintensit de courant.

Lampre est lunit dintensit de courant ou le nombre dlectronspar seconde, il quivaut un coulomb par seconde .Un courant constant de I = 1 ampre circulant durant une dure de t = seconde , transporte une quantit dlectricit Q = coulomb donne par la relation :

sAc tIQ =Lampre heure Ah est la quantit dlectricit dbite durant uneheure par un courant continu constant de un ampre.

1 Ah = 3.600 C



Sens rel de circulation du courant lectrique.

Tout gnrateur possde deux ples par lesquels on le met encommunication avec lextrieur. Le ple au potentiel le plus lev estappel ple positif , le ple au potentiel le moins lev est appel ple ngatif . Cest le dplacement des lectrons libres qui rendpossible lcoulement dun courant lectrique.Le courant circule donc du ple au potentiel le moins lev excsdlectrons vers le ple au potentiel le plus lev manquedlectrons .

Sens conventionnel de circulation du courant lectrique.

Par analogie avec un circuithydraulique, on adopte la conventionque le courant lectrique circule duple au potentiel le plus lev au pleau potentiel le moins lev.

Le dbit de liquide Intensit decourant est fonction de louverturede la vanne Rsistance et de ladiffrence de niveau entre les bassinssuprieur et infrieur Diffrencede potentiel .

Si le dbit est important, le diamtre des conduites Section desconducteurs est importante.

Lintensit ou dbit de courant lectrique sexprime en Ampres.

Symbole : I Unit : A (Ampre)

La rsistance oppose au courant lectrique sexprime en Ohms.

Symbole : R Unit : (Ohm)La diffrence de potentiel ou tension aux bornes du circuit lectriquesexprime en Volts.

Symbole : U Unit : V (Volt)

Il existe une relation entre : U, R et I. Cest la loi dOhm.



Les effets du courant alternatif.

Comme pour le courant continu, on observe des effets caloriques,mcaniques, chimiques, lumineux, magntiques et physiologiques.

1- Effets caloriques.

Ils sont les mmes quen courant continu.

2- Effets mcaniques.

Les forces lectromagntiques sinversent avec le sens du courant, mais sile champ magntique sinverse galement, la force garde le mme sens.

3- Effets chimiques.

Les effets lectrolytiques existent pendant une alternance, mais ilssinversent lalternance suivante.Ceci ne permet pas de raliser une lectrolyse pratique, mais lesdcompositions chimiques ont lieu alternativement chaque lectrode.

4- Effets lumineux.

Lextinction se produit chaque changement dalternance pourrapparatre lalternance suivante. Cette extinction nest perceptible quesi la frquence est faible (1 10 Hz). Lextinction nest pas visible du faitde la persistance rtinienne la frquence industrielle de 50 Hz, les effetssont alors les mmes quen courant continu.

5- Effets magntiques.

Le courant alternatif fait videmment dvier laiguille dune boussolepuisquun courant lectrique est gnrateur dun champ magntique.Si la frquence est faible, laiguille de la boussole sorientealternativement angle droit avec le conducteur, mais, si la frquence estleve, linertie de laiguille lempche de dvier et elle vibre autour dunedirection perpendiculaire au conducteur.Sur les lectroaimants, les forces de rappel des armatures ont tendance ouvrir le circuit magntique, puisque les polarits de llectroaimantsinversent au rythme de la frquence, llectroaimant vibre.Sur certain, on place une spire (de Frager) de faon supprimer leffetdouverture des armatures. De plus, de faon rduire considrablementles courants de Foucault, le noyau magntique est feuillet.

Sur les lectroaimants de manutention, lalimentation est ralise encourant continu.

6- Effets physiologiques.

Un courant alternatif la frquence de 50 Hz est plus dangereux quuncourant continu de mme valeur.Le seuil ventuellement mortel (courbes de scurit) pour lhomme estlimit 25 mA en courant alternatif contre 50 mA en courant continu.Si la frquence est leve (kHz ou MHz) les effets sont moins sensibles(courant de peau).



Dtermination et reprsentation de certainescaractristiques du courant alternatif.

Caractristiques dune tension alternative sinusodale.

1- Gnralits.

Une tension alternative sinusodale volue au cours du temps. Sur unepriode T , la tension sinusodale atteint sa valeur maximale positiveau bout dun quart de cette priode, puis elle passe par zro, atteint savaleur maximale ngative et revient enfin au zro.

T = dure de la priode en secondes

U s = tension de crte (positive ou ngative), amplitude

U ss = tension crte crte

U eff = tension efficace

2- Exercice.

A laide dun oscilloscope, reprsenter la tension sinusodale existant auxbornes dune rsistance ohmique, et dterminer les variables suivantes partir de limage fournie lcran :

tension de crte U s dure de priode Tcourant de crte I s frquence ftension crte crte U ss frquence circulaire tension efficace U eff longueur donde courant efficace I eff valeur instantane u (aprs 1/3 de T)

3- Montage.

Matriel.

1 platine de montage 1018 ou 10171 rsistance couche de 1 k (2 W) modle 9104.2-11 gnrateur de fonction (celui de la platine peut convenir)1 oscilloscope



Caractristique dune tension alternative Feuille dexercice

Ralisation de lexprience.

Effectuer le montage conformment au schma. Raccorder la trace A (Y 1) de loscilloscope aux points A et B, la masse

B et effectuer les rglages sur loscilloscope conformment auxindications fournies sur la grille.

X (Time/Div) : 0,1 ms/Div

Y (Amp/Div) : 1 V/Div

Raccorder le gnrateur de fonction au montage, rgler la tensionalternative sinusodale reprsente sur la grille et dterminer les valeursdes variables indiques dans lexercice.

Rsultats et valuations.

Tension de crte : U s =

Courant de crte : ==R

UI ss

Tension de crte crte : U ss = 2 . U s =

Tension efficace : ==2

1.UU seff

Courant efficace : ==R

UI effeff

Dure de priode : T =

Frquence : ==T1f

Frquence circulaire : = 2 . . f =

Longueur donde : ==fv

(pour une vitesse de propagation de 240 x 10 6 m/s)

Tension instantane au bout dun tiers de priode :

u = U s . sin ( t)(Indications pour trouver la solution : t est langle exprim en rads).

Volume II - Electricit gnrale Chute de tension page 17/115


Rsistance dun conducteur mtallique.

La rsistance dun conducteur mtallique est fonction de sa nature et deses dimensions.

La rsistance dun conducteur est proportionnelle la longueur duconducteur l .

Plus le chemin est long parcourir pour un lectron, plus il y a de chocs etplus la perte dnergie est importante, plus la chute de tension en ligneaugmente.

Si la chute de tension augmente, cest que la rsistance augmente.

La rsistance dun conducteur est inversement proportionnelle lasection du conducteur S .

Plus la section offerte au passage des lectrons est grande, moins il y aurade chocs et moindre sera la perte dnergie et de tension.

Si la chute de tension diminue, cest que la rsistance diminue.

La perte dnergie due au passage dun courant lectrique dans unconducteur dpend de la nature du rseau cristallin de ce conducteur.

Cette caractristique propre un conducteur bien dtermin doffrir unecertaine rsistance au passage du courant lectrique est appele la rsistivit , on la dsigne par la lettre grecque (rh).La rsistivit est exprime en systme MKSA par :

m.oum

m. 2 =

Pour raisons pratiques, la rsistivit est exprime par :

mmm. 2=

Loi de Pouillet.

SlxR =

Influence de la temprature

La rsistivit des mtaux augmente avec la temprature, celle decertains alliages reste pratiquement invariable, tandis que celle du carbonediminue avec la temprature.

Loi de Mathiessen.

= ..RR 20 R = modification de la rsistanceR20 = valeur de la rsistance 20 C = coefficient de temprature du matriau = variation, modification de la temprature

Volume II - Electricit gnrale Chute de tension page 18/115


MtauxRsistivit 15 C

(xmm/m)Coefficient detemprature

(/ C)ArgentCuivreAluminiumZinctainFerPlombManganineNickel ChromeConstantan

0, 0160, 017 20, 030, 0630, 120, 120, 2080, 430, 430, 5

0, 003 80, 003 90, 003 60, 003 70, 004 50, 004 50, 0040, 000 0150, 000 0230, 000 025

Les alliages tels que le manganine, le nickel chrome, le constantanprsentent une rsistivit leve et ne varient que trs peu aveclaugmentation de temprature.Ces alliages sont utiliss dans la fabrication des rsistances, tandis quelaluminium, le cuivre et largent dont la rsistivit est trs faible, sontdexcellents conducteurs.

Les conducteurs utiliss pour le transport de lnergie lectrique sontune rsistance au passage du courant lectrique, ils doivent tre calculsde faon diminuer au maximum les pertes en ligne. Ils doivent doncprsenter une rsistance trs faible.

On est quelquefois amen pour des raisons pratiques augmenter leursection une valeur non justifie par lintensit qui circule dans cesconducteurs de faon diminuer leur rsistance, donc diminuer lespertes.

Un dysfonctionnement tant toujours possible, les circuits lectriquesdevront tre tablis en tenant compte de ces dysfonctionnements.

Cest pourquoi, les circuits doivent tre protgs par fusibles ou pardisjoncteurs calibrs. Les calibres des fusibles et disjoncteurs seront

choisis en rapport avec lintensit du circuit. Cest le calibre desfusibles et des disjoncteurs qui dtermine suivant le R.G.I.E. lasection des conducteurs utiliser.(Rglement Gnral des Installations lectriques).

Exemple dapplication :

Un cble deux conducteurs en cuivre de 16 mm2 relie deux coffrets, ladistance entre coffrets est de 150 m Quelle est la chute de tension dans lecble lorsque ce dernier est parcouru par un courant de 58 A ?

=== 34,016

150x2x018,0SlxR

Chute de tension = 0, 34 x 58 A = 19, 7 V

Volume II - Electricit gnrale Magntisme Phnomnes d'induction - Puissance

FOREM Formation Domaine Industriel- Electrotechnique

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Code module ELBE0.01-0.1

Magntisme - Electromagntisme - Induction.

Magntisme.

On donne le nom daimant certains corps qui possdent la proprit dexercer desforces attractives sur le fer et ses drivs. Cest le cas pour la magntite Fe3 O4 .

Il existe des aimants de toutes les formes (en barreau droit, en fer cheval,cylindrique...)

Proprits des aimants.

Un aimant possde deux ples un ple NORD et un ple SUD .Un aimant attire les objets en fer. Lattraction magntique est une force, cetteattraction est maximum aux extrmits de laimant.Lattraction magntique peut tre visualise par le spectre magntique. Les l.d.f. lignes de forces sont diriges du ple Nord vers le ple Sud lextrieur de laimant et du ple Sud vers le ple Nord lintrieur delaimant.Il est impossible disoler un ple.Les ples de noms contraires sattirent, les ples de mmes noms serepoussent.

Parfois on remarque quun objet en acier reste lgrement aimant lorsquil nest plus encontact avec un champ magntique, on donne cette caractristique le nom de magntisme rmanent .

Electromagntisme.

Le passage d un courant dans un conducteur rectiligne cre autour de celui-ci une forcelectromagntique. Le spectre magntique dessine des circonfrences concentriquescentres sur le conducteur. Lorientation des l.d.f. change de sens si on inverse le sens ducourant dans le conducteur.

Sens et direction de la force lectromagntique.

Rgle du bonhomme dampre.

Un bonhomme plac sur le conducteur de manire recevoir lecourant par les pieds.Son bras gauche tendu indique le sens de la forcelectromagntique.

Rgle de la main droite.

La main droite place plat sur le conducteur de manire recevoirle courant par le poignet.La direction du pouce cart indique le sens de la forcelectromagntique.

Lorsque le conducteur rectiligne estenroul de faon former un solnode(bobine), on constate que la forcelectromagntique se concentre lintrieur de ce solnode.

Lorsque lon place la paume de la main droite sur la bobine de telle sorte que les doigtssoient orients dans la mme direction que celle du courant, la direction du pouce cartindique celle du ple Nord .



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Intensit de linduction.

Unit dintensit dinduction.

En systme M.K.S.A. lunit dintensit dinduction est le Tesla , cestlinduction uniforme qui existe dans une rgion de lespace o un conducteur rectilignedun mtre, parcouru par un courant de 1 ampre subirait une force de 1 newton.

Tesla newtonampre mtre

FI l

=

Intensit de linduction lintrieur dun solnode.

lintrieur dun solnode dpend de lintensit de courant I qui circule dansles spires du solnode et du nombre de spire n par unit de longueur du solnode,cest le nombre dampre tour n I .1.000 spires parcourues par un courant de 0,001 A donne la mme intensit dinduction que 10 spires parcourues par un courant de 0,1 A. dpend aussi de la nature du milieu qui occupe lintrieur du solnode, lintensitdinduction est plus grande si on place lintrieur du solnode un noyau dacier doux,cest la permabilit magntique - m . Sa valeur est plus grande dans le ferque dans lair.

Intensit du champ magntique.

H mesure lintensit magntique ou excitation magntique que produit un circuit.Si n est le nombre total de spire dun solnode et si l est la mesure de salongueur, la relation peut scrire.

A m a m p rem tre

n Il/.=

Unit de flux dinduction.

En systme M.K.S.A. lunit de flux dinduction est le Weber - Wb , il estgal lintensit du flux produit par une induction uniforme de un tesla traversune surface plane de un m2 , plac normalement aux lignes dinduction.

webers teslas mS tesla Wbm= = 2 1 1 2cos

Force lectromotrice induite.

Lorsque le flux dinduction qui traverse un circuit varie, il apparat dans ce circuitune force lectromotrice induite.Si le circuit est ferm, la force lectromotrice induite y produit un courant; si lecircuit est ouvert, cette force lectromotrice induite se manifeste par unediffrence de potentiel aux extrmits du circuit.

La dure de la force lectromotrice induite est celle de la variation de fluxdinduction qui lui a donn naissance webers .

La valeur de la force lectromotrice induite est dautant plus leve que le fluxdinduction varie plus vite tsecondes .

etv o lts

w e b e r s

o n d e s= se c



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Sens de la force lectromotrice induite - Loi de Lenz.

Le courant induit un sens tel quil produit un flux qui tend sopposer la variation de flux inducteur qui lui donne naissance.

Introduction de linducteur.

Linducteur , ici un aimant permanent est introduitct ple Nord lintrieur du solnode linduit .Un ple Nord est cre par linduit, ce ple Nordsoppose au ple Nord inducteur.Il se cre lintrieur du solnode un courant induitdont le sens peut tre vrifi par la rgle de la maindroite.La f.e.m. induite alimente un galvanomtre, laiguille dugalvanomtre dvie dans un sens.

La f.e.m. induite dure le temps de la variation du flux de linducteur.Lorsque laimant permanent est compltement introduit lintrieur du solnode,laiguille du galvanomtre revient au zro, il ny a plus de f.e.m. induite puisquil ny aplus de variation du flux inducteur.

Extraction de linducteur.

Lorsquon retire laimant inducteur, un ple Sud est crepar linduit, ce ple Sud soppose la disparition duple Nord inducteur.Il se cre lintrieur du solnode un courant induitdont le sens peut tre vrifi par la rgle de la maindroite.La f.e.m. induite alimente un galvanomtre, laiguille dugalvanomtre dvie dans lautre sens.La f.e.m. induite dure le temps de la variation du flux de

linducteur.

Lorsque laimant permanent est compltement sorti du solnode, laiguille dugalvanomtre revient au zro, il ny a plus de f.e.m. induite puisquil ny a plus devariation du flux inducteur.

Si nous prenons comme inducteur unlectroaimant (solnode avec un noyau) que nousplaons lintrieur dun second solnode induit .Si nous faisons varier lintensit de courant dans linducteur en fermant ou en ouvrant le circuit, uncourant est induit dans la bobine induit , ce courantdonne naissance une f.e.m. de sens diffrent suivantquon tablit ou quon interrompt le courant dans lecircuit inducteur.

Cette f.e.m. induite est dautant plus importante que :

1 - Linducteur est constitu de beaucoup de spires parcourues par un courant important n I - ampre tour et quun noyau occupe sa partie centrale - m , permabilit magntique.

2 - Linduit est constitu de beaucoup de spires nombre de volt/spire .

Le mme phnomne est observ lorsque le courantreste tabli en permanence dans linducteur chaque fois que lon fait varier ce courant inducteur pardes dplacements alternatif de droite gauche et degauche droite de la rsistance variable place en srieavec le circuit inducteur.



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Production dune tension alternative.

Le principe repose sur la loi de Lenz.

Un conducteur induit devient (par induction) le sigedune tension lectrique f.e.m. induite lorsquilcoupe les l.d.f. dun champ magntique inducteur .

Ce phnomne se produit indiffremment lorsquelinducteur (laimant ou llectroaimant) est fixe et quelinduit (conducteur) se dplace ou, inversement, lorsquelinduit est fixe et que linducteur se dplace.

Sur les alternateurs , linduit reste fixe enroulementstatorique et linducteur est anim dun mouvement derotation t do le nom de rotor .Linduit enroulement statorique est donc soumis unchamp magntique variable et est expos alternativement auple Nord et au ple Sud de linducteur rotor .

Pour obtenir un effet dinduction puissant, on ne se contente pas dexposer une seulespire laction du champ magntique alternatif, mais on en multiplie le nombre.

Comme les ples du champ magntique changent de place en tournant, la tension, quiprend naissance dans lenroulement statorique, varie en force et en sens f.e.m. induitealternative do le nom de tension alternative .Pour une vitesse de rotation rgulire du rotor, la courbe de tension entre deux valeursmaxima est une sinusodale.

Trac de la sinusode pour unangle de rotation t .

Pour un tour complet du rotor, il y a un cycle. Si le rotor ralise dix tours en une seconde,chaque seconde comprendrait dix cycles.Le nombre de cycles par seconde constitue la frquence - f des tensions etcourants alternatifs, la frquence sexprime en hertz - Hz .

Si le rotor tourne une vitesse de 3.000 tr/min, le nombre de cycles par seconde est :

300060

50tr H z/ m insec

=La frquence des rseaux lectriques europens est fixe 50 Hz , cette frquence estde 60 Hz dans dautres rgions du globe (U.S.A., Afrique du Sud, Australie...).

Les hautes frquences H F sont d'environ 1 kHz 30 Mhz et les trs hautesfrquences V H F entre 30 Mhz 300 MHz.

Phnomnes produits par la frquence.Courant de peau ou courant pelliculaire.

Pour une frquence leve, le courant a tendance circuler vers lextrieur et ngligerlme du conducteur, les conducteurs servant au transport dnergie H.F. sont ralisspar des tuyauteries, la partie centrale est utilise pour vhiculer un liquide ou un gaz derefroidissement.Applications : Soudo-brasure H.F., four induction H.F fonte des aciers spciaux,

poste de soudure H.F. pour soudure sous atmosphre neutre (argon) desmtaux spciaux (aluminium, cuivre, acier inoxydable...), cmentationde parties mcaniques (durcissement en surface)...



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Courants de Foucault.

Ce sont des courants qui prennent naissance dans la masse mtallique qui constitue lenoyau des appareils aliments en courant alternatif (lectroaimant, transformateur,moteur...) ou qui sont soumis un champ magntique variable.Ces courants de Foucault sont indsirables, on les appelle des courants parasites.Ils ont pour effet de faire chauffer la masse mtallique du noyau.Pour diminuer au maximum leurs effets, le noyau nest pas constitu dun bloc massifmais est construit partir dun empilement de plusieurs tles minces en acier spcial(hypersil, corrisil). Ces tles sont, lors de leur fabrication, trempes et se recouvrent enmme temps dune mince couche doxyde qui sert disolement, limitant ainsi les effetsdes courants de Foucault.Linconvnient produit par les courants de Foucault est exploit dans certainesapplications telles que la soudure H.F., la fonte des aciers spciaux, lamortissement desoscillations (compteur), le ralentissement (freinage sur engins de levage, sur vhiculesroutiers).

Valeurs maximum, efficace et moyenne.

Un cycle est constitu de deux alternances unealternance positive et une alternancengative .

La valeur dun courant ou dune tension alternatif variecontinuellement, il nest pas possible de parler avecprcision de la valeur dun courant alternatif. Ce courantvarie de zro une valeur maximale (ou de crte) danschaque sens, cette valeur maximale est dite amplitude .

Valeur efficace V eff :

On entend par lexpression valeur efficace, la valeur dun courant continu imaginaire quidans le mme laps de temps produirait la mme quantit de chaleur P = R x I2 .(Loi de Joule).

Valeur moyenne V moy :

On peut dire que la valeur moyenne dun courant alternatif est le mme que la valeurdun courant continu imaginaire qui, dans le mme temps, aurait la mme intensit.

Dans la plupart des cas pratique, nous navons considrer que la valeur efficace dunetension ou dun courant alternatif.

Par exemple :

Pour une tension maximale de 311 Volts, la tension efficace est de 220 Volts.

Dans certains cas (pour les condensateurs), on doit tenir compte des tensions efficace etmaximale.

I I E Eeff effmax max= = 2 2

II

EE

eff eff= =max max2 2

2 1 4142 12

0 707 0 707= = = , , ,maxE Eeff

( )I I E E E Emoy moy moy eff= = = max max, , ,0 606 0 606 2 0 606( )E E E Emoy eff moy eff= = 2 0 606 0 9, ,



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Auto-induction Effet de self .

Lorsquun circuit et plusspcialement un solnode estparcouru par un courant,celui-ci produit une inductionqui cre un flux travers lecircuit.Lorsque lintensit de courantvarie, le flux qui en rsultevarie dans les mmesproportions n I .Dans ce cas la bobine est ellemme inducteur et induit etdonne naissance une forcelectromotrice.

Cette force lectromotrice ou plutt force contre lectromotrice sappelle la Selfinduction ou Effet de self .Leffet de self se produit lors de ltablissement du courant dans une bobine ou lors de lavariation du courant qui traverse cette bobine. Leffet de self est beaucoup plus marqulors de linterruption du courant extra-courant de rupture .

Pour protger une bobine de leffet de self produit la coupure, on peutplacer en parallle sur celle-ci soit :1 - Circuit AC, une varistance de type V D R .2 - Circuit AC, un circuit dtouffement (rsistance et capacit en srie).3 - Circuit DC, une diode place en inverse (diode de roue libre).

Toutefois, dans certaines applications, leffet de self est recherch (allumage des lampes dcharge en gnral - TL, HPL...).

Forces - Composition des forces - Proprits.

Reprsentation vectorielle dune force.

Unit : N Newton .

Une force est caractrise par le point o la force sexerce (point dapplication), sadirection (horizontale, verticale, oblique), sa valeur (intensit) et le sens dans lequelsexerce la force (droit, gauche, haut, bas, angulaire)

On parle de forces parallles, lorsque ces forces ont le mme point dapplication et lamme direction.Si les forces sexercent dans le mme sens, on additionne leur valeur.Si les forces sexercent en sens contraire, on soustrait leur valeur.

On parle de forces concourantes, lorsque ces forces ont le mme point dapplicationmais que leur intensit sexerce dans des directions diffrentes.

Il faut alors construire le paralllogramme deforces pour obtenir la force rsultante - Fr de ces forces concourantes.

Dans le paralllogramme ci-contre Fr1 est la forcersultante des deux premires forces F1 et F2 . Fr2 est la force rsultante des trois forces F1, F2 etF3 .



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Rsolution des triangles rectangles - Proprits.

Dans un triangle rectangle, la somme desangles vaut 180 .

Le plus long ct B - C du trianglerectangle sappelle lHypotnuse - H .

1e thorme - Thorme de Pytagore.

Le carr de lhypotnuse est gal la somme des carrs des deux autres cts.

BC AB AC BC AB AC2 2 2 2 2= + = +Si AB mesure 800 mm, que AC mesure 600 mm alors lhypotnuse BC mesure1.000 mm.

BC = + = + = =800 600 640000 360000 1000000 10002 2

2e thorme - Trigonomtrie sinus, cosinus des angles.

Un ct de langle droit est gal lhypotnuse multiplie par le sinus de langle opposou par le cosinus de langle adjacent au ct cherch.

AB BC AB BC= = sin cos AC BC AC BC= = sin cos

3e thorme - Trigonomtrie tangente, cotangente des angles.

Un ct de langle droit est gal lautre ct de langle droit multipli par la tangente delangle oppos ou par la cotangente de langle adjacent au ct cherch.

AB AC tg AB AC ctg= = AC AB tg AC AB ctg= =

Lignes trigonomtriques.dun angle .

Angle Cosinus Tangente Angle Cosinus Tangente

0 1 0,00 45 0,70 1,005 0,99 0,08 50 0,64 1,19

10 0,98 0,17 55 0,57 1,4215 0,96 0,26 60 0,50 1,7320 0,93 0,36 65 0,42 2,1425 0,90 0,46 70 0,34 2,7430 0,86 0,57 75 0,25 3,7335 0,82 0,70 80 0,17 5,6740 0,72 0,83 85 0,08 11,43

90 0,00



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Application 1 :

Quelle est la longueur de lhypotnuse BC dun triangle rectangle dont le ct AB vaut 600 mm et le ct AC 200 mm.

( ) ( )BC AB AC BC BC= + = + = + 2 2 2 2 4 4600 200 36 10 4 10BC BC= =4 10 632 4555 ,

Application 2 :

Deux forces concourantes F1 et F2 forment entreelles un angle de 60.La force rsultante Fr est gale 200.000newton.Calculer la valeur des forces F1 et F2 .

On dcompose en deux triangles rectangles AB C et A B C .Les angles C et C valent 30.

Les cts B C et B C valent la moiti de Fr soit 100.000 N.

B C = A C x cos 30 B C = A C x cos 30

100.000 N = A C x cos 30

( )A C F B C F N130

1 1000000 866

115473 5= = =cos , ,

Cest la mme valeur pour A C (F2) soit 115473,5 N

Comportement des trois circuits de base sur courant alternatif.

Circuit rsistif - Circuit ohmique pur.

Une tension alternative branche aux bornes dune rsistance change continuellement desens, il en est de mme pour le courant qui traverse cette rsistance.

La forme du courant correspond celle de latension alternative. Pour une tension maximale,correspond un courant maximal, pour une tensionnulle, le courant est galement nul.

Par consquent, dans le cas dune rsistance, lecourant est en phase avec la tension.

La puissance dissipe dans une rsistance est

Bien que lon doive utiliser la valeur efficace du courant alternatif, la puissancesexprime en watt pour un circuit rsistif branch sur courant alternatif.

P = R x I2



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Circuit selfique - Circuit ractance pur.

Une bobine branche en srie avec un ampremtre sur une tension continue, parexemple de 2 volts. Lampremtre indique le passage dun courant dans le circuit, lavaleur exacte de cette intensit dpend de la rsistance ohmique de la bobine, cettersistance ohmique est faible, le courant est assez important.

Si cette mme bobine est branche sur une source de tension alternative de 2 volts unefrquence de 50 Hz, on constate que laiguille de lampremtre dvie beaucoup moins.Le responsable de ce phnomne est lauto-inductance de la bobine.Ds que lintensit varie, lintensit de champ magntique varie dans les mmesproportions, par suite dauto-induction, un courant induit prend naissance et soppose lavariation du champ originel. Il y a donc une sorte deffet de freinage.Plus les variations sont leves, plus leffet de freinage est consquent.

La ractance dune bobine sexprime par X L et a pour unit lOhm - .

Cette ractance XL = . L = (2 . . f) soit 6,28 x la frquencePour une frquence de 50 Hz, = 6,28 x 50 soit 314. L est lauto-inductance en henry H .

IEXLeff

eff=

La ractance dune bobine augmente proportionnellement avec la frquence.

Une bobine a une auto-inductance de 20 mH, quelle est sa ractance et quelle estlintensit du circuit si elle est branche sur une tension alternative de 10 volts 50 Hz,que deviennent ces valeurs si elle est branche sur une tension de 10 volts 500 Hz.

XL 50 Hz = (2 . . f) x L soit 314 x 0,02 = 6,28 XL 500 Hz = (2 . . f) x L soit 3140 x 0,02 = 62,8 Soit un courant de 1,59 A 50 Hz et de 159 mA 500 Hz.

La tension induite dpend delimportance de la variation, elle adonc sa plus grande valeur quandle courant passe zro et sa plusfaible valeur quand le courant estmaxima.Il existe un dphasage de 90 entrele courant et la tension induite.La tension induite est la tensionqui, chaque instant soppose lavariation et se trouve donc enopposition de phase avec la tensionalternative sur laquelle estbranche la bobine.

Il est ainsi apparent que le courant dans la bobine est dphas de 90 en arrire sur latension alternative sur laquelle la bobine est branche.

La puissance est gale chaque instant au produit E xI.A linstant o, soit le courant, soit la tension ont unevaleur nulle, le produit E x I est galement nul.Etant donn que dans lensemble, aucune puissancenest consomme, nous parlons dans ce cas de puissance apparente pour la distinguer de la puissance relle , telle que celle dissipe en wattdans une rsistance.

Puissance apparente S (ou P ap) = E eff x I eff

Unit : V A Voltampre .La Puissance apparente est quelquefois dsigne sous lappellation de Puissance dwatte .

Puissance relle P = E eff x I eff x cos et comme cos 90 = 0 P = 0 Puissance relle P = P ap x cos

Unit : W watt



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Circuit capacitif - Circuit capacitance pur.

En reliant un condensateur sur une source de tension continue, laiguille delampremtre branch en srie dans le circuit indique le passage dun courant, maislaiguille retombe zro ds que le condensateur est charg.

Par contre si on relie le condensateur sur une source de tension alternative, laiguille delampremtre dvie jusqu un certain point et y reste stable tant que la source restebranche. Il est vidant quun courant circule dans le circuit, en dpit du fait quil estinterrompu par le dilectrique du condensateur.

Il y a donc passage dun courant de charge qui change de sens chaque demi-cycle, bienque le condensateur ne puisse tre travers par le courant.Cest ce va-et-vient charge - dcharge du courant dans le circuit qui fait dvierlaiguille de lampremtre.

Un condensateur se charge et se dcharge deux fois par cycle.Ce phnomne se reproduit 100 fois par seconde pour une frquence de 50Hz.

La ractance de capacit ou capacitance dun condensateur sexprime par X C est pour unit lOhm - .

Cette capacitance XCC

= 1

= (2 . . f) soit 6,28 x la frquence

Pour une frquence de 50 Hz, = 6,28 x 50 soit 314. C est la valeur en Farad F du condensateur.

IEXL

IE

C

I E Ceffeff

effeff

eff eff= = =1

La capacitance dun condensateur diminue proportionnellement avec lafrquence.

Un condensateur de 10 000 pF, quelle est sa capacitance et quelle est lintensit ducircuit s'il est branch sur une tension alternative de 50 volts 50 Hz, que deviennent cesvaleurs s'il est branch sur une tension de 50 volts 100 kHz.

XC 50 Hz = 12

16 28 50 10000 10

1314 1012 8fC = = , = 318 k

XL 100000 Hz = 16 28 10 10000 10

16 28 105 12 3, , = = 160

Soit un courant de 0,15 mA 50 Hz et de 300 mA 100 kHz.

Le courant dans un circuit capacitif est dphas de 90 enavant sur la tension alternative sur laquelle lecondensateur est branch.

La puissance dun circuit capacitif est une puissance ractive Q ou Pr .

Q = E eff x I eff x sin Unit : voltampre ractif VAR .

La puissance ractive est surtout utilise pourdsigner la puissance des batteries decondensateurs industriels utilises pourlamlioration du facteur de puissance cos .



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Circuit ohmique - selfique - capacitif srie. Circuit R - L - C.

On ne peut pas dire dune bobine quelle est 100 % selfique.

Elle est constitue dune partie ohmique (longueur et section du conducteur Rl

S= ),

dune partie capacitive (2 conducteurs isols placs cte cte forment une capacit) etdune partie selfique (la plus importante).

Le courant se trouve toujours dcal en arrire surla tension dun certain angle , angle dedphasage.

Le I rs est lintensit qui est mesure par unampremtre plac dans le circuit R - L - C .

I rs est la combinaison des trois courants : I R ohmique, en phase avec la tension E - I S dcal de 90 en arrire sur latension E - IC dcal de 90 en avant sur la tension E . I C est dduit de I S

La rsistance combine dun circuit R - L -C est limpdance Z .

Unit : Ohm

Z R LC

= +

221

I EZ

RZ

= =cos

Z R L= +2 2 Circuit ohmique - selfique.

Z RC

= +221

Circuit ohmique - capacitif.

La puissance apparente P ap S = E x I Unit = V A.

La puissance relle ou active P = E x I x cos Unit = W.

P act P = P ap S x cos cos =P PS P

act

ap

Pour obtenir un courant I rs le pluswatt possible, cest--dire le plus en phaseavec la tension, on branche un ou plusieurscondensateurs en parallle sur le circuitbobine.

Plus langle de dphasage est petit, plus lecos se rapproche de 1 , plus le courantest watt.

Le courant IC1 est le courant capacitif venant du circuit L - R - C srie

Le courant IC2 est le courant capacitif venant de la capacit parallle.

On considre comme haut facteur de puissance un angle de dphasage quidonne un cos gal ou plus grand que 0,88/0,90 (angle de dphase 28/25).Un angle de dphasage infrieur 30 donne un bas facteur de puissance,cos < 0,86.



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Mesure de la puissance apparente et de la puissance active.

Elles sont ralises en branchant dans le circuit un voltmtre, un ampremtre et unwattmtre.

Le produit E x I donne la valeur de la puissance apparente S en VA.

Le wattmtre donne directement la valeur de la puissance active P en W.

Le wattmtre mesure toujours la puissance relle, quel que soit la valeur du dphasage.Le wattmtre est compos dune bobine fixe dintensit bobine courant connecteen srie avec lappareil rcepteur et une bobine mobile de potentiel bobinetension , monte sur ressorts dans une position perpendiculaire la premire.Le wattmtre est un appareil induction ou double cadre mobile .Les champs magntiques produits par les deux bobines ayant tendance se superposer, labobine mobile oscillera jusqu ce que la force magntique squilibre par la tension desressorts. la dviation obtenue est indique par une aiguille sur le cadran gradu en watts.

Le schma ci-contre montre lebranchement sur un circuitohmique pur, cos = 1.S = E x I = 220 V x 4,4 Asoit 968 VA.

P = E x I x cos= 220 V x 4,4 A x 1soit 968 W.

P = R x I2 = 50 x 4,42soit 968 W.

Dans le schma ci-contre,calculer la puissanceapparente S et la puissancerelle P .La tension est 220 Volts - 50 Hz.

R = 15 L = 2 fL314 x 0,8 = 251

1 1314 10 10 6C = = 318

( ) ( )Z R LC

= + + + +

22

2 2 21 15 251 318 225 67 225 4489

Z = =4714 68 6, I EZ

A= = =2 2 06 8 6

3 2,

,

cos,

, = = =RZ

1568 6

0 21

Puissance apparente : S = E x I = 220 x 3,2 = 704 VA

Puissance relle : P = E x I x cos = 220 x 3,2 x 0,21 = 147 Wou S x cos = 704 x 0,21 = 147 W



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Compteur de kilowatts heure.

Un compteur est constitu de la mme faon quun wattmtre, au lieu de dplacer uneaiguille qui se stabilise une position du cadran indiquant la puissance, le compteur faittourner un disque daluminium entre les ples dun aimant en forme de fer cheval.

La vitesse du disque est proportionnelle la puissance, le compteur ne mesure pas cettevitesse, il compte le nombre de tour du disque, il fait intervenir le temps.

Puissance x temps = Travail ou Energie1 watt x 1 seconde = 1 joule.

Un watt dvelopp pendant une heure (3600 secondes) donne 3600 Joules.Un compteur mesure donc un travail exprim en kWh , mais qui aurait toutaussi bien tre exprim en Joules puisque 1 kWh = 3600 kJ.

La lecture digitale du compteur se fait au moyen de chiffres sauteurs (plusieursroues gradues de 0 9) donnant directement le nombre de kWh.

Il sagit dune nergie active , cest--dire dune puissance active multipliepar le temps E x I x cos x t.On peut trs bien mesurer une puissance laide dun compteur.

Exemple :

Un compteur renseigne 360 tr = 1 kWh. Un appareil branch sur ce compteur fait tournerle disque la vitesse de 1 tour en 50 secondes, soit 1/50 tr/s.Il suffit dappliquer une rgle de trois pour trouver la puissance absorbe.

1 kW correspond 360 tr/h soit 360/3600 = 0,1 tr/s.La vitesse du disque est de 1/50 tr/s.Le rapport des vitesses donne la puissance absorbe en kW.

1

1501

10

1 1050

0 2 0 2 1000 200kW kW x W = =, ,

Repres des bornes et branchement des compteurs monophass.

Compteur une bobinecourant.

Compteur deuxbobines courant.

Rendement .Cest le rapport entre la puissance utile et la puissance fournie ouabsorbe par un circuit ou un appareil.

= PP

xutileabsorb e

100 PP

absorb eutile= 100

Le rendement sexprime en % ou en dcimale.

Une machine demande une puissance utile de 13 kW, le rendement mcanique de cettemachine est de 65 %, quelle est la puissance demande au rseau, si le moteur lectriquequi entrane la machine un rendement de 85 %.1365

100 20 = kW puissance founie la machine par le moteur.2085

100 23 6 = , kW , puissance fournie au moteur par le rseau.

Volume II - Electricit gnrale Les Transformateurs


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Code module ELBE 0.01-0.1

Transformateurs.

Induction mutuelle.

Un courant alternatif la frquence de 2 Hz traverse labobine inducteur , le champ magntique de cettebobine varie la frquence de ce courant alternatif.En plus de la tension induite dans la bobine inducteur (effet de self), il y aura aussi unetension induite dans la bobine induit , celle-ci estgalement soumise au champ magntique variable,laiguille du galvanomtre oscille de part et dautre duzro au rythme de 2 Hz.

Le mme phnomne est observ si on raccorde la bobine induit sur la sourcealternative et le galvanomtre sur la bobine inducteur .Les phnomnes dinduction ont donc lieu des 2 cts et lon parle dinductionmutuelle .

Le transformateur fonctionne suivant ce principe. On parle alors de bobinages primaire et secondaire , lappellation bobinages inducteur et induit tant plutt rserve aux machines productrices dnergie.

Les bobinages primaire et secondaire sont monts sur un noyauconstitu dun empilement de tles minces au silicium en acier trempisoles les unes des autres.

Le transformateur est un lment qui permet dobtenir une tension basse partir dunetension leve ou vice versa.Le transformateur est un lment rversible.La tension induite dans les bobines dpend donc du nombre de spires que comporte lesbobinages primaires et secondaire .Le transformateur isole lectriquement le circuit primaire du circuit secondaire, ce quiveut dire que si un dfaut disolement (mise la masse) apparat ct secondaire, il nestpas rpercut ct primaire.Un court-circuit ct secondaire est rpercut immdiatement ct primaire, il a poureffet de claquer le transformateur. Il faut donc veiller placer des protectionsadquates (fusibles ou disjoncteurs calibrs) tant au primaire quau secondaire.Le transformateur est un appareil qui possde un excellent rendement, d'environ 94 98%.Les pertes sont dues :

1 - Aux pertes dans le fer courants de Foucault qui ont pour effet de faire chauffer la masse mtallique du noyau.Les pertes dans le fer sont sensiblement constantes vide et en charge.

2 - Aux pertes dans le cuivre effet Joule RI2 pertes dnergie dues la rsistance des bobines.Les pertes dans le cuivre sont beaucoup plus importantes en charge qu vide.

Rapports de transformation.

Pour appliquer les formules, on considre que le rendement du transformateur est de100%. La puissance qui est renseigne sur les transformateurs est toujours la puissanceapparente, en VA pour les petits transformateurs, en kVA pour les plus grands.

Puissance primaire = Puissance secondaire.

EE

II

12

21

= E1 x I1 = E2 x I2

EE

NN

12

12

= E1 x N2 = E2 x N1

Exemple :

Transformateur de 300 VA, N1 2200 spires au primaire, N2 480 spires ausecondaire, E1 220 V au primaire.

E E NN

E E V2 1 21

2 220 4802200

2 1056002200

48= = =

I PE

I A22

2 30048

6 25= = , I E IE

A1 2 21

48 6 25220

300220

1 37= =, ,

P1 = P2



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Transformateurs multi-tensions.

Le ct primaire est prvu pour tre raccord sur deuxtensions diffrentes de rseau.

220 V - 50 Hz entre les bornes 0 et 220.380 V - 50 Hz entre les bornes 0 et 380.

Le ct secondaire est prvu pour dlivrer deux tensions diffrentes.12 V - 50 Hz entre les bornes 0 et 12.6 V - 50 Hz entre les bornes 0 et 6 ou entre les bornes 6 et 12.

Remarques :

Lorsque le primaire est raccord sur un rseau 220 V - 50 Hz entre les bornes 0 et 220,une tension de 380 V - 50 Hz est prsente entre les bornes 0 et 380 et une tension de 160V - 50 Hz est prsente entre les bornes 220 et 380.De mme, lorsquun rseau 380 V - 50 Hz est raccord ct primaire entre les bornes 0 et380, une tension de 220 V - 50 Hz est prsente entre les bornes 0 et 220 et une tension de160 V - 50 Hz est prsente entre les bornes 220 et 380.Les bobinages du primaire fonctionnent en auto-transformateur .

Scurit : Il est strictement interdit dutiliser un auto-transformateur comme abaisseur de tension. Toutefois, une drogation est admise lorsquil sagit dutiliser un auto-transformateur dans le dmarrage dun moteur, lauto-transformateur tant mis hors service en fin de dmarrage.

Transformateur spcifique pour quipement darmoire relais.

Par exemple, transformateur de 630 VA.Deux secondaires isols.

Suivant la tension du rseau, en tte deligne, au milieu ou en fin de ligne, latension diffre.

On se raccorde entre +10% et 220 si latension est de 240 V, ou entre +10% et380 si la tension est de 410 V.

On se raccorde entre 0 et 220 si la tensionest de 220 V, ou entre 0 et 380 si latension est de380 V.

On se raccorde entre -10% et 220 si latension est de 200 V, ou entre -10% et 380si la tension est de 340 V.



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On obtient ct secondaire une tension de 48V par le couplage en srie des deuxenroulements secondaires.Coupl de cette faon, lintensit dbite parce transfo de 630 VA est alors de 13 A.

On obtient ct secondaire une tension de 24 V par le couplage en parallle des deuxenroulements secondaires. Coupl de cette faon, lintensit dbite par ce transfo de 630VA est alors de 26 A.Ou on peut obtenir aussi deux circuits distincts de 24 V chacun avec une intensit dbitede 13 A par circuit.



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Exercice 1 :

Une rsistance de 50 et une self de 0,5 H sont branches en srie sur une tension de55 V - 50 Hz. Calculer.

1 - Limpdance Z .

2 - Lintensit I .

3 - Le cos .4 - La puissance apparente S .

5 - La puissance relle P .

Exercice 2 :

Un moteur triphas asynchrone est constitu de trois bobines, chaque bobine est prvuepour fonctionner sur une tension de 220 V - 50 Hz. Chaque bobine est construite partirde 135 mtres de fil de cuivre de = 0,018 et de 2 mm2 de section et prsente uneinductance de 0,05 henry.Au moment de larrt du moteur, on dsire raliser un freinage lectrique en injectant unetension continue travers deux de ces bobines couples en srie de faon y fairecirculer un courant de freinage limit 1,5 fois le courant qui y circule lorsque le moteurest en marche normale.Quelle la valeur de cette tension continue.

Comment procder ?

Exercice 3 :

Dans linstallation ci-dessous alimente en 220 V - 50 Hz, les appareils de mesure qui ysont branchs indiquent :

218 Volts pour le voltmtre.

2, 4 kW pour le wattmtre.

16 ampres pourlampremtre lorsque lacapacit nest pas branche.

11,5 ampres pourlampremtre lorsque lacapacit est branche enparallle.

Quel est la valeur du cos bas et haut facteur.Comment procder ?



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Exercice 4 :

Linstallation de raccordement dune armature fluorescente pou un TL de 1 x 38 W ci-dessous est alimente en 220 V - 50 Hz, les appareils de mesure qui y sont branchsindiquent :

220 V pour le voltmtre.

57 W pour le wattmtre.

A bas facteur de puissance,un TL de 38 W un cos de 0,5.

Le branchement dunecapacit de 4,5 F enparallle transforme ce TL de38 W en haut facteur depuissance avec un cos de 0,9.

Quelles sont les valeurs indiques par lampremtre sans la capacit de 4,5 F BF et avec capacit de 4,5 F HF .

Exercice 5 :

Un transformateur de 1,5 kVA est constitu de 1100 spires au primaire et de 250 spiresau secondaire, la tension primaire est de 220 volts - 50 Hz.Le rendement de ce transformateur est de 96% lorsquil est 4/4 charge et un wattmtrebranch sur linstallation secondaire indique 1274 W.

Calculer :

1 - La tension secondaire vide.

2 - La tension secondaire en charge.

3 - Lintensit au primaire.

4 - Lintensit secondaire en charge.

5 - Le facteur de puissance de linstallation

Comment procder ?

Volume II - Electricit gnrale Les Semi-conducteurs - Redresseurs


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Les semi-conducteurs.

Les semi-conducteurs ont fait leur apparition en 1948. La vritable industrialisation a dbut en 1960. En 1965, sortie du premier circuit intgr IC . En 1971, la possibilit dintgrationest suffisante pour voir apparatre le premier microprocesseur, depuis la technologie a avanc et continue davancer pas de gant.

Les diodes.

Les diodes sont les plus simples des composants semi-conducteurs. Le mot diode signifie quil y a deux lectrodes.Les semi-conducteurs sont des lments que nous retrouvons dans le groupe IV de la classification de Mendeleev, cest--dire de valence 4.Les liens entre les atomes dun lment sont causs par les lectrons de la couche extrieure.Ces lectrons sont les plus aptes devenir lectrons libres. On appelle Electrons de Valence les lectrons de la couche extrieure.Toutefois, seul le silicium Si - 14 (2-8-4) et le germanium Ge - 32 (2-8-18-4) sont utilisables.Le germanium ayant des couches priphriques dlectrons en plus grand nombre que le silicium, les lectrons de valence schappent plusfacilement lors dune lvation de temprature. Cest ce qui fait que le silicium ayant des performances plus leves, est le seul utilisactuellement.Le silicium est sous forme cristalline, il est obtenu par tirage. Le lingot est dcoup en rondelles sur lesquelles on va crer des jonctions .

Une jonction sobtient en accolant deux semi-conducteurs, lun de type P , lautre de type N .Les proprits lectriques type P , type N sont sensibles la prsence dimpurets, les dopants . Les dopantsmodifient le nombre dlectrons de la couche extrieure du semi-conducteur.

Semi-conducteur du type P : Les porteurs sont majoritaires. Il possde un lectron libre. Il est donneur dlectrons, le dopant estde valence 5 (arsenic, antimoine, phosphore).

Semi-conducteur du type N : Les porteurs sont minoritaires. Il manque un lectron. Il est accepteur dlectrons, le dopant est de valence 3 (gallium, aluminium, indium,bore).

Au voisinage dune jonction N-P , la diffrence de concentration des porteurs va provoquer un courant de diffusion. Il y aura un transfert dlectrons de la rgion N vers la rgion P , et un transfert de trous de la rgion P vers la rgion N . Ce transfert provoquera lapparition dune barrire de potentiel qui tendra ramener les porteurs dans leurrgion dorigine.

Lorsque la jonction est polarise en direct, il y a passage travers la jonction. Les porteurs majoritaires ayant franchi la barrire de potentiel vont tre attirs dans le circuit extrieur. La diode conduit.Lorsque la jonction est polarise en inverse, le potentiel de la barrire se renforce. Les porteurs nauront plus assez dnergie pour franchir la barrire de potentiel. La diode bloque.Le courant inverse est extrmement faible ( A ). Ce courant est constant jusqu ce quun champ lectrique lev donne aux porteurs une vitesse suffisamment grande pour leur permettredarracher par collision dautres porteurs.

Cest le phnomne de multiplication par avalanche, avec destruction de la diode. Sauf si la diode a t prvue pour fonctionner dan la rgion davalanche, telle que la diode Zener .



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Une diode est conductrice ou bloquante suivant les polarits de la tension qui lui est applique.

Une diode se comporte comme un interrupteur dont louverture ou la fermeture dpend despolarits de la tension qui lui est applique.

Pour quune diode conduise, il faut deux conditions :

1- La diode doit tre polarise en directe.2- La tension aux bornes de la diode doit avoir une certaine valeur tension de seuil . Pour la diodeau silicium, la tension de seuil est denviron 0,7 V .Pour les diodes au germanium, la tension de seuil est denviron 0,4 V .

Une diode est reprsente suivant le symbole ci-contre, la flcheindique le sens dans lequel le courant peut passer.Les lectrodes dune diode sont :1- Lanode, de polarit positive.2- La cathode, de polarit ngative.

Il existe de nombreux types et modles de diodes.Gnralement la position de la cathode est indique par un systme repre. Soit par la forme, soit par un trait repre.Sur les diodes de puissance, le symbole est imprim sur le corps de la diode.

Polarisation directe : 1 : I trs faible. 2 : Forte courbure, tension de seuil. 3 : Droite donnant de fortes variations de I pour des faibles variationsde U.Polarisation inverse : 4 : I trs faible. 5 : Droite donnant de faibles variations de I pour de fortes variations de U. 6 : Genou, au dbut de cette zone se trouve VDM, cest--dire la tension inverse maximum. 7 : Claquage, phnomne davalanche. De faibles variations de U provoquent de fortes variations de I.

Test dune diode. Le test dune diode permet de vrifier si elle est en bon tat et didentifier lanode et la cathode.

1- Avec une source denviron 6 V DC, la diode est mise en srie avec une ampoule de 6 V. Lanode est llectrode relie directement au ple + lorsque la lampe claire. La diode est enbon tat si la lampe est teinte lorsque lanode est relie directement au ple - de la source. La diode est claque, lorsque la lampe claire quel que soit la polarit raccorde lanode.2- Avec un multimtre lectronique (digital) prvu pour la vrification des diodes, qui permet de tester la diode et en mme temps de dterminer la position de lanode et de la cathode. Ladiode est en bon tat et bien polarise lorsque lappareil indique 700 mV environ.La diode est mal polarise lorsque lappareil indique OL . La diode est claque, lorsque lappareil indique environ 0,4 mV dans chaque sens.



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Systme lectronique protg contre linversion des polarits.

Dans le montage ci-contre, seule la diode D2 conduit.Pourquoi ?

La branche constitue des trois rsistances 390 + 56 + 39 estun diviseur de tension.

Le courant qui circule dans cette branche est de 10485

= 20,6 mA.

Aux bornes de la rsistance de 390 , il y a une tension de 390 x0,0206 soit environ 8 V.

Reste donc 2 V (10 - 8 ) pour alimenter la diode D2 et sa rsistance de 39, il faut au moins 0,7 V aux bornes dunediode pour quelle conduise.Pour alimenter la diode D1 et sa rsistance de 100 , il reste une tension denviron 0,8 V, cest insuffisant pourpermettre le passage dun courant permettant la diode D1 de conduire.La diode D3 est polarise en inverse, elle ne conduit pas.

Codes de dsignation pour diode.

Code amricain : Le numro de code commence par 1N . Les chiffres qui suivent donnent le numro dordre. Exemple : 1N 4148.

Code europen : Il se compose de 5 signes. Trois lettres et deux chiffres pour les composants professionnels. Exemple : BYX 42.Deux lettres et trois chiffres pour les composants grand public. Exemple : BY 227.

Signification des abrviations utilises dans les catalogues.

IF (AV) = Courant direct moyen.

VRRM = Tension inverse de pointe (rptitive).

VRWM = Tension inverse de crte.

IFRM = Courant direct de pointe (rptitif).

1e lettre. 2e lettre.Nature du semi-

conducteur.Fonction, utilisation. Numro de srie.

A : germanium.

B : silicium.

C : Arsnium degallium.

A : faible puissance.B : capacit variable.E : tunnel.H : sensibilitmagntique.P : photodiode.Q : LED.Y : forte puissance.Z : Zener.

Trois chiffres, de 100 999.Grand public.

Une lettre X, Y, Z suivie de deux chiffres, 10 99.Professionnel.



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Le redressement.

Le redressement est la partie de llectronique qui sattache transformer une tension alternative sinusodale en tension continue ou redresse.

Le redressement monophas simple alternance.

Lorsque le point A du secondaire du transformateur est positif, le point B est ngatif, la diode D1 est polarise en direct, elle conduit.De mme, lorsque le point B est positif, le point A est ngatif, la diode D1 est polarise en inverse,elle ne conduit pas.

Rappel des formules de base en courant alternatif.

Vef = V m ax

2Vmax = V e fx 2

Vmoy = Vmax. ,2 2 0 636 =

Vmoy = Vmax . 0,636

Vmoy = ( )Vefx x x2 0 636 2 0 639 0 9, , , =donc :

La tension aux bornes du secondaire du transformateur est de : V = 24 V V1 = 12 V V2 = 12V .

V max = 24 2x = 34 V. V1 max / V2 max = 12 2x = 17 V.

Redressement une alternance : Uc = V x xmax , ,2

0 636 342

0 636 = 10,8 V

Autres formules : UC = V max 34 = 10,8 V UC = Vef x x

20 9 24

20 9, , = 10,8 V.

La valeur de UC ne peut tre quindicative, puisquil sagit dune valeur vide.

Frquence dondulation = 50 Hz. V inverse VRWM aux bornes de D1 = V max soit 34 V.

Une lgre diffrence existe entre la tension UC avant la diode D1 et aprs la diode (aux bornes de la charge), cette diffrence est due la chute de tensiondirecte aux bornes de la diode , environ 0,7 V.

UC (continu) = Vmoy

UC = Vef x 0,9



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Le redressement monophas double alternance avec point milieu au secondaire du transformateur.

Lorsque le point A du secondaire du transformateur est positif, le point A est ngatif, la diode D1 est polarise en direct, elle conduit. Au mme moment, le point B est positif et le point B est ngatif,la diode D2 est polarise en inverse, elle ne conduit pas.De mme, lorsque le point B du secondaire du transformateur est positif, le point B est ngatif, ladiode D2 est polarise en direct, elle conduit. Au mme moment, le point A est positif et le point A est ngatif, la diode D1 est polarise en inverse, elle ne conduit pas.

Suivant les polarits au secondaire du transformateur, cest soit la diode D1 qui conduit ou soit ladiode D2 qui conduit.

Redressement double alternance : Uc = V x xmax , ,2

0 636 342

0 636 = 10,8 V

Autres formules : UC = V max 34 = 10,8 V UC = Vef x x

20 9 24

20 9, , = 10,8 V.

Frquence dondulation = 100 Hz. V inverse VRWM = V max soit 34 V.

Le redressement monophas double alternance en pont.

Lorsque le point A du secondaire du transformateur est positif, le point B est ngatif, les diodes D1 et D3 sont polarises en direct, elles conduisent, les diodes D2 et D4 sont polarises en inverse,elles ne conduisent pas.De mme, lorsque le point B du secondaire du transformateur est positif, le point A est ngatif, lesdiodes D2 et D4 sont polarises en direct, elles conduisent, les diodes D1 et D3 sontpolarises en inverse, elles ne conduisent pas.

Suivant les polarits au secondaire du transformateur, il y a toujours deux diodes qui conduisent.

Redressement double alternance : Uc = V max x 0,636 = 34 x 0, 636 = 21,6 V

Autres formules : UC = 2 68xV max = 21,6 V UC = Vef x 0,9 = 24 x 0,9 = 21,6 V.

Frquence dondulation = 100 Hz. V inverse VRWM = V max soit 34 V.

Les ponts redresseurs ou bridges en Anglais, sont des composants qui contiennent quatre diodesmontes en pont.



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Le redressement triphas en pont.

La tension par phase (entre A et N) aux bornes du secondaire du transformateur est de : V1 = V2 = V3 = V = 24 V . V max = 24 2x = 34 V.La tension U compose (entre A et B) = Vx 3 = 24 3x = 41,5 V.Tension compose maximum Umax = 34 3x = 59 V.

En courant alternatif triphas, il y a : soit deux courants sortants (2 phases positives) et un courant rentrant (1 phasengative) ; soit un courant sortant (1 phase positive) et deux courants rentrants (2 phases ngatives) ; soit un courantsortant (1 phase positive) et un courant rentrant (1 phase ngative), la 3e phase tant zro.

Considrons le point A positif et le point C ngatif, le point B tant zro. Les diodes quiconduisent sont D1 et D6 .

UC = 32 3 2 4 24Ux Ux x Ux

,donc

UC = 41,5 x 1,35 = 56 V

Frquence dondulation = 300 Hz. V inverse VRWM = U max soit 59 V.

On obtient une tension redresse qui comporte six calottes de sinusodes par priode de la tension dalimentation. Il y a toujours un minimum de deux diodesqui conduisent en mme temps.

Autres formes : Rapport UCV max

5634

= 1,652. Donc UC = Vmax (A-N) x 1,652 soit 34 x 1,652 = 56 V.

Rapport VUC

2456

= 0,428. Donc UC = V

0 42824

0 428, , = 56 V.

UC = U x 1,35.



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Le redressement triphas simple voie (en toile).

La tension par phase (entre A et N) aux bornes du secondaire du transformateur est de : V1 = V2 = V3 = V = 24 V . V max = 24 2x = 34 V.La tension U compose (entre A et B) = Vx 3 = 24 3x = 41,5 V.Tension compose maximum Umax = 34 3x = 59 V.

Considrons le point A positif et le point C ngatif, le point B tant zro. La diode qui conduit estla diode D1 , la diode D3 est polarise en inverse.

Chaque diode fournit environ 1/3 de la tension continue totale

La tension UC est gale la moiti de la tension UC obtenue avec un redresseur triphas en pont,

soit : 1 352, = 0,675.

UC = 41,5 x 0,675 = 28 V

Frquence dondulation = 150 Hz. V inverse VRWM = U max soit 59 V.

On obtient une tension redresse qui comporte trois calottes de sinusodes par priode de latension dalimentation.

Autres formes :

Rapport UCV max

2834

= 0,826. Donc UC = Vmax (A-N) x 0,826 soit 34 x 0,826 = 28 V.

Rapport VUC

2428

= 0,857. Donc UC = V0 857

240 857, ,

= 28 V.

UC = U x 0,675

Volume II - Electricit gnrale Capacit - Les condensateurs


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Capacit - Le condensateur.

Un condensateur est constitu de deux plaques (conducteur) spares par un dilectrique(isolant). Le dilectrique peut tre du papier, de lair, du mica, du plastique, de lacramique, du liquide, du tantale...

Comportement dun condensateur.

Lors du branchement dun condensateur sur une source decourant continu, on constate une circulation de courant,laiguille de lampremtre dvie dans un sens.La plaque A se charge positivement tandis que laplaque B se charge ngativement.

Aprs un certain temps, habituellement trs court,laiguille de lampremtre revient zro.

Si nous coupons la liaison avec la batterie, la diffrence de potentiel entre les plaques A et B restent inchange, de sorte quune charge reste accumule entre lesplaques A et B .

Si par la suite, nous raccordons les plaques A et B du condensateur sur un rcepteur (R de dcharge),laiguille de lampremtre dvie dans lautre sens.La charge accumule par le condensateur est restitue larsistance.

Lunit de capacit en systme M.K.S.A. est le FARAD , cest la capacitdun condensateur qui se charge de Q = 1 coulomb sous une tension U = 1 volt .

CQ

Ufaradcoulomb

volt=

Units et valeurs standard.

Lunit de base Farad F est une unit trop grande pour tre utilisepratiquement. On utilise donc ses sous-multiples.

1 microfarad = 0,000 001 Farad 1 F = 10-6 F1 nanofarad = 0,000 000 001 Farad 1 nF = 10-9 F1 picofarad = 0,000 000 000 001 Farad 1 pF = 10-12 FLa capacit dun condensateur dpend de :

1 - La surface des plaques ou armatures, plus la surface est grande, plus la capacit augmente.

2 - La distance entre les plaques, plus la distance entre les plaques est courte, plus lattraction entre les plaques augmente.

3 - La nature du dilectrique. Lemploi dun autre dilectrique que lair est dit constante dilectrique , elle exprime le facteur de multiplicati

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Electrotechnique Model 2.pdf