TP Allumage - Moteur stirling au LFM

ELECTROTECHNIQUE
BOBINE D’ALLUMAGE
Nom :
Classe :
groupe :
Objectifs :
Comprendre le Fonctionnement du
Transistor en Interrupteur Commandé.
Mettre en évidence le Comportement
d’une Bobine d’Allumage de Voiture.
Faire un Bilan Energétique.
Découvrir le Matériel
Durée :
3h00
I/ MONTAGE COMPLET
Ce montage permet de créer l’ALLUMAGE comme dans un moteur
à ESSENCE. Le Générateur crée un signal électrique qui ouvre ou ferme l’interrupteur. Fermé, la
batterie charge la bobine. Lorsqu’il s’ouvre ensuite, la bobine redonne son énergie vers la bougie.
Générateur Basse Fréquence
Transistor
(Interrupteur Commandé
Bobine d’Allumage
Avec sa Bougie
ELECTROTECHNIQUE ISP :
TP1
BOBINE D’ALLUMAGE
Pré requis : Cours « Énergie, Puissance »
Réglage de la Fréquence
Fil de Commande
Borne de
l’Interrupteur
Primaire de la
Bobine : C’est là
qu’elle se charge
Bougie sur le
secondaire de la
Bobine : C’est là
qu’elle se décharge
Batterie
12 volt
Masse Commune à tous les éléments
Partie commande
Partie Opérative (Partie Puissance)
TP Allumage v4.doc
Page 1 / 5
ELECTROTECHNIQUE
BOBINE D’ALLUMAGE
Nom :
Classe :
groupe :
II/ PRINCIPES du FONCTIONNEMENT
Le GBF
Le Générateur Basse Fréquence (GBF) est un appareil qui fournit de l’électricité
(générateur). Contrairement à une batterie qui possède une tension constante (exemple : 12volt), le
GBF peut avoir une tension variable (sinusoïdale, carré, dent de scie etc…) à des fréquences
pouvant atteindre 20000 Hz (20000 variations par seconde). De là vient le terme « basse
fréquence ».
ELECTROTECHNIQUE ISP :
TP1
BOBINE D’ALLUMAGE
Exemple d’une tension « carrée » :
Le générateur est à 12 volt pendant 2 ms, puis à 0 volt
pendant 1 ms.
Cela revient à un système qui s’allume puis s’éteind en
alternance.
Le Transistor
Ici le Transistor est utilisé comme un interrupteur.
Il est contrôlé par la tension du GBF.
Il se ferme lorsqu’il reçoit une tension,
et s’ouvre s’il ne reçoit pas de tension.
La Bobine
Elle se compose d’un enroulement de fil électrique.
Lorsque le courant passe, elle stocke l’énergie sous forme magnétique.
Elle redonne l’énergie en devenant elle-même générateur électrique.
Exemple de BOBINE
SIMPLE
NOTRE BOBINE, comporte 2 enroulements:
ETAPE 1 : LA CHARGE
La Présence d’une Tension sur la Bobine à
GAUCHE (primaire) augmente le Courant et
DONC le Champs Magnétique dans le fer.
ETAPE 2 : LA DÉCHARGE
On ouvre l’Interrupteur, donc le Courant s’ARRÊTE.
L’énergie stockée cherche à repartir……C’est pourquoi
la tension monte jusqu’à ce que le courant puisse
repartir……C’est l’ÉTINCELLE sur la BOUGIE.
TP Allumage v4.doc
Page 2 / 5
Nom :
ELECTROTECHNIQUE
BOBINE D’ALLUMAGE
Classe :
Transistor Réel
II/ MESURES a EFFECTUER
groupe :
Transistor Schématisé
Le Transistor
Afin d’étudier le transistor, vous disposez d’un petit montage :
Le transistor est
Dessinez le contact
ouvert ou fermé
A SAVOIR :
Tension aux bornes de la Résistance
+ Tension aux bornes du Transistor
= Tension Totale = 12 volts
ELECTROTECHNIQUE ISP :
La
tension
aux
bornes du transistor
est :
Le courant passe ou
ne passe pas
Tension aux bornes
de la Résistance
Commande à 12
Volts
Fermé
Commande à 0
Volt
Ouvert
………. Volt
………. Volt
………. Volt
………. Volt
CONCLUSION :
Quand l’interrupteur est FERMÉ :
• Le courant PASSE.
• Il n’y a PAS de différence de
Potentiel Avant et Après. (même
hauteur d’eau)
TP1
BOBINE D’ALLUMAGE
Ce Transistor se ferme avec une Tension de Commande
de 12 Volt.
Regardez la tension aux bornes du transistor (canal 2), et
Complétez le tableau.
l’interrupteur est OUVERT :
• Le courant NE PASSE PAS.
• Il y a une différence de Potentiel
Avant et Après. (différence de
hauteur d’eau)
TP Allumage v4.doc
Page 3 / 5
ELECTROTECHNIQUE
BOBINE D’ALLUMAGE
Nom :
Classe :
groupe :
Système d’Allumage Complet
EN PRESENCE DU PROFESSEUR, mettez le montage
complet en MARCHE.
L’oscilloscope vous montre 2 courbes au cours du Temps :
•
ELECTROTECHNIQUE ISP :
TP1
BOBINE D’ALLUMAGE
•
La Tension qui montre si le transistor est Ouvert ou
Fermé.
La Tension à l’Entrée de la Bobine possède 3 états :
Une phase de charge, une de décharge ou étincelle et
une oscillation qui ne sera pas étudiée cette année.
Indiquez sur le Graphe les 3 Zones suivantes :
• La Bobine se Charge en Energie.
• La Bobine se Décharge (étincelle)
• Une résonance électrique crée une onde parasite.
Remplir ce petit tableau :
la charge
l’étincelle
Mesurez la durée de…
Mesurez la tension à l’entrée
de la bobine pendant…
Tension Disruptive de l’air : 36000 volt/cm : C’est la tension nécessaire pour créer un arc électrique
dans l’atmosphère entre 2 électrodes.
ETEIGNEZ LE SYSTEME
Débranchez la prise du corps de la bobine. Puis dévisser l’ensemble Bobine-Bougie.
Mesurez au Pied à Coulisse la distance entre les 2 électrodes de la Bougie :
Ecartement :
mm
Déduire la Tension au Secondaire de la Bobine pendant l’étincelle : Tension au Secondaire :
Rappelez la Tension au Primaire de la Bobine pendant l’étincelle :
Tension au Primaire :
V
V
Calculer le rapport entre ces 2 Tensions vous donnera le rapport entre le nombre de spires dans le
Primaire et dans le Secondaire :
Rapport entre les Nombres de Spires :
Grâce à cette différence entre les nombres de spires, la tension s’élève plus rapidement dans le
Secondaire que dans le Primaire et l’arc électrique se fait en priorité vers la bougie.
Sinon il y aurait risque d’étincelle aux bornes du Transistor (qui n’aimerait pas du tout…).
TP Allumage v4.doc
Page 4 / 5
ELECTROTECHNIQUE
BOBINE D’ALLUMAGE
Etude de l’Energie :
La formule qui calcule l’énergie dans une bobine est : E =
1
2
L.I Max
2
Nom :
Classe :
groupe :
AVEC :
E:
Energie
L:
Inductance de bobine
Le courant atteint dans la bobine
IMax :
au moment de couper
Mais on ne connaît pas IMax….
(U bat .t )
2
2.L
Faites le Calcul avec les Données Suivantes (Précisez l’unité du résultat) :
t = 2 ms
L = 4 mH
Energie :
Ubat = 12Volt)
Cette énergie part ensuite vers la Bougie. On sait que Puissanceélectrique = Tension.Courant = U .I
Connaissant la relation entre Puissance et Energie, vous pouvez finir la formule suivante :
Energieélectrique = U .I .
ELECTROTECHNIQUE ISP :
TP1
BOBINE D’ALLUMAGE
Vous utiliserez donc la formule modifiée : E =
AVEC :
E:
Energie
t:
Le Temps de Charge (en Seconde)
L:
Inductance de bobine (en Henry)
La Tension de Baterie (en Volt)
Ubat :
TP Allumage v4.doc
Page 5 / 5