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1 Département : Maintenance industrielle Filière : Génie Electrique et informat

1 Département : Maintenance industrielle Filière : Génie Electrique et informatique industrielle Préparé par : El Azizi Houda Numéro en liste : 32 Groupe : 2 Encadré par : Mr.Benbouya Année universitaire 2019 / 2020 Rapport des Travaux pratiques en Electricité 2 3 Introduction Définition de l'électricité : L'électricité est une des branches de la physique qui étudie les mouvements de charges dans la matière, ces mouvements énergétiques sont liés au déplacement des électrons dans la matière créant des charges positives ou négatives suivant respectivement le manque ou le surplus d’électrons autour d’un proton. Historique de l'électricité : L'existence de l'électricité est connue depuis très longtemps, puisque Platon parle dans le dialogue du Timée, de l'attraction de l'ambre : le philosophe grec Thalès (vers 600 av. J.-C.) avait en effet remarqué que lorsqu'on frotte une perle d'ambre sur un morceau de soie, elle attire des brins de paille vers elle. Le physicien William Gilbert (1544-1603), médecin de la reine Elisabeth Ière, qualifia les propriétés de plusieurs substances frottées d’électriques, d'après le mot grec elektron(ambre). En 1733, Charles du Fay découvrit qu'en suspendant deux perles d'ambre chargées par frottement l'une à côté de l'autre, elles se repoussent, ainsi que deux perles de verre. En revanche, une perle d'ambre et une perle de verre s'attirent. Du Fay distingua donc deux types d'électricité : l'électricité "résineuse" et l'électricité "vitreuse". Vers le milieu du XVIIIe siècle, on put "stocker" l'électricité grâce à la bouteille de Leyde (ville hollandaise, où vivait l'inventeur Pieter Van Musschenbroek) ; ce fut le premier condensateur (qui montra par ailleurs que l'électricité peut se révéler dangereuse) . En 1752, Benjamin Franklin (1706-1790) montra le caractère électrique des éclairs grâce à un cerf- volant et une petite clef métallique. L'électrocinétique commença en 1791, à Bologne, où le physiologiste Luigi Galvani découvrit par hasard l'action de deux plaques de métaux différents sur les muscles de grenouilles disséquées. C'est en étudiant ce phénomène qu’Alessandro Volta inventa sa célèbre pile électrique ("organe électrique artificiel" selon les termes qu'il employa devant Napoléon Bonaparte en 1801 à Paris), constituée d'un empilement alterné de plaques de cuivre et de zinc, séparées par des tissus imbibés de solution saline, et qui permet en fait de produire un courant électrique dans un conducteur d'électricité relié à ses extrémités. L’objectif des travaux pratiques : Le but des travaux pratiques d’électricité est de maîtriser l’utilisation des appareils de mesure à savoir : Oscilloscope, multimètre, fréquencemètre, G.B.F, résistance variable, transformateur, fréquencemètre, voltmètre, inductance… Le rapport suivant présente les manipulations suivantes : 4 ➢ Mesure de déphasage à l’oscilloscope. • Utilisation de l’oscilloscope. • Mesure de déphasage à l'aide de l’oscilloscope. ➢ Mesure de puissance en courant monophasé. ➢ Mesure des résistances : • A l'aide de l’ohmmètre. • Par la méthode voltampermetrique. ➢ Prélèvement du facteur de puissance. ➢ Mesure des tensions et intensités en courant triphasé. Initiation aux appareils de mesure. 5 I– Application : Mesure de déphasage a l'oscilloscope : 1* But : Cette manipulation a une visée de nous familiariser avec le matériel actuellement utilisé en électricité : oscilloscope, multimètres digitales, fréquencemètres..., et par la suite déterminer le déphasage entre i(t) et v(t). Elle est composée de deux parties : ➢ Utilisation de l’oscilloscope. ➢ Mesure de déphasage à l’aide de l’oscilloscope. 2* Utilisation de l’oscilloscope : Définition de l'Oscilloscope : c'est un instrument électronique qui permet de visualiser les variations de tension, ou de courant, d'un circuit électrique ou électronique au cours du temps. Un faisceau d'électrons émis par un tube cathodique, accéléré puis dévié par un champ électrique, frappe un écran luminescent. La courbe représentative des variations de la grandeur mesurée se dessine alors. Cette trace informe l'observateur sur la forme, la phase et la fréquence du signal. Montage : Nous avons relié le fréquencemètre et l’oscilloscope dans le but de voir, à travers ce dernier, les variations que nous allons appliquer, par le fréquencemètre, sur le courant en changeant la fréquence et le type de signal : carré, triangulaire et sinusoïdal. a. signal carré : 6 Fréquence prise du fréquencemètre (Hz) La période T prise de l’oscilloscope 10-3 (s) Fréquence Théorique F =1/T (Hz) la tension maximale Umax affichée par l’oscilloscope. (V) la tension efficace Ue donnée par le voltmètre (V) 278.04 3.6 277.77 9 9 433.81 2.3 434.78 9 9 589.06 1.7 588.23 9 9 Résultat expérimental : Ue / Umax = 1 => Ue = Umax Résultat théorique : U²e = 4/T0TU²(t)dt = 1/T0T U²maxdt = U²max/T [T] = U²max D’où : Ue = Umax b. signal triangulaire : Fréquence prise du fréquencemètre (Hz) La période T prise de l’oscilloscope 10-3 (s) Fréquence Théorique F =1/T (Hz) la tension maximale Umax affichée par l’oscillosco pe. (V) la tension efficace Ue donnée par le voltmètre (V) 7 Résultat expérimental : Ue / Umax = 3 => Ue = 3 Umax Résultat théorique : On a:U(t) = a t + b et pour t[0,T/4] a=4Umax/T ; b = 0 Alors : U(t) = 4 Umax t /T D’autre part : U²e = 4/T 0T/4U²(t)dt = (4/T)3 U²max 0T/4t2dt = U²max/3 D’où : Ue = Umax/3 c. signal sinusoïdal : 225.89 4.4 227.27 7.5 12.99 313.08 3.2 312.5 7.5 12.99 498.16 2 500 7.5 12.99 8 Résultat expérimental : Ue / Umax = 2 => Ue = 2 Umax Résultat théorique : U(t) = Umax sin( t + ) Donc : U²e = 1/T 0T U²(t) dt = U²max /T 0T sin2( t + ) dt = U²max /2T 0T 1-cos(2( t + )) dt = U²max /T [T/2] = U²max /2 D’où : Ue = Umax/2 Conclusion : D’après ces mesures, nous avons pu tirer les 3 équations liantes les valeurs de Ue avec celles des Umax pour les différents types de signaux : Ue = Umax (carré) Ue = Umax/3 (triangulaire) Ue = Umax/2 (sinusoïdal) Aussi, nous avons eu les mêmes valeurs de la fréquence donné par le fréquencemètre, ainsi que celles calculées à partir de la relation : F= 1 / T. 3* Mesure de déphasage à l'aide de l’oscilloscope : Fréquence prise du Fréquencemètre (Hz) La période T prise de l’oscilloscope 10-3 (s) Fréquence Théorique F =1/T (Hz) la tension maximale Umax affichée par l’oscilloscope. (V) la tension efficace Ue donnée par le voltmètre (V) 218.05 4.6 217.39 7 9.9 310.89 3.2 312.5 7 9.9 417.38 2.4 416.66 7 9.9 9 a. Schéma du montage : b. Mesure direct : A l'aide de l'oscilloscope on peut déterminer le déphasage entre i(t) et v(t) directement par la relation suivante: φ = 2π.ΔT/T R (Ω) T (ms) ΔT (ms) φ (degré) Voie X V(t) voie Y UR(t) L= cte R 10 c. Mesure en Lissajous : La mesure en Lissajous donne le déphasage entre i(t) et v(t) par la relation suivante : φ = Arcsin(AB/CD) R (Ω) AB CD φ (degré) 200 1 2 30 500 1.4 3.9 21.03 d. La comparaison: On peut déterminer la valeur de déphasage entre i(t) et v(t) a partir de la relation suivante: Tg φ = Lω / Rt On a : Rt = R + Rbobine et ω = 2π f avec f=50 Hz et L=1 H 200 20 1.665 29.97 500 20 1.165 20.97 R (Ω) R (bobine) ω (rad) φ (degré) 11 II– Mesure de puissance en courant monophasé: 1* But : L’objectif de ce TP c’est de déterminer la puissance active par différents méthodes , cette puissance est consommée par un récepteur alimente par un réseau monophasé de tension efficace U et de fréquence f = 50 Hz. 2* Mesure préliminaire : • Schéma de montage : • Détermination de Rb : On a : P = Rb. I² Rb = P/I² Et on a : P = (240*5*5)/120 = 50 et I = (72.5*3)/100 = 2.17 A AN : Rb = 50/(2.17) ² = 10.61  • Détermination de L : On a : U = ZI Z = U/I Et on a : U = 73.5*3 = 220.5 V et I = 2.17 A AN : Z = 220.5/2.17 = 101,6  Sachant que : Z = ((L.w)²+Rb²)1/2 L = ((z²-Rb²)/w²)1/2 AN : L =((101.6²-10.61²)/314.16²) = 0.10 H 200 350 314.16 29.68 500 350 314.16 20.28 Am Vm Circuit intensité Circuit tension Point commun U 12 3* Détermination de la puissance active consommée par le circuit: • Schéma du montage : a. Directement a l’aide d’un wattmètre : La valeur affichée par le wattmètre est : P =(1*240*56.25) /120= 112.5 W b. Par la mesure de tension, du courant et du cos φ : On a : U = 219V et I = 1.65 A et cos φ = 0,32 Sachant que : P2 = U.I.cosφ AN : P = 115.63 W c. Par la mesure de résistance totale et du courant I : On a : I = 1,65 A R = 30 Et : Rb = 10,61 Rt=40.61 Par définition : P3 = Rt.I² AN : P = 110.61 W Comparaison : 13 On remarque que : P1  P2  uploads/Litterature/ i-am-sharing-rapport-benbouya-hudaaaa-with-you.pdf