Variateur de lumière - Site de cours en électrotechnique

T.P. N° 7 : Variateur - télévariateur
DÉROULEMENT DE LA SÉANCE
-
TITRE
Lecture du T.P.
ACTIVITÉS PROF
Aide personnelle
ACTIVITÉS ÉLÈVES
MOYEN
MEMOTECH
Doc ressource
DURÉE
15 min
-
Fin du T.P. {4 heures}
Page 1 sur 12
Tableau de comité de lecture
Date de lecture
28 août 2000
Lecteurs
CROCHET David
Observation
Réaménagements mineurs
Remarques rédacteur
Date modifications
28 août 2000
Quote of my life :
Fournir ma contribution aux autres est ma philosophie.
Et la vôtre ?
Si vous avez lu ce T.P. et que vous avez des remarques à faire, n'hésiter pas et écrivez-moi à l'adresse suivante :
E-Mail :
Ce dossier contient :
Adresse Professionnel :
[email protected]
CROCHET David
Professeur de Génie électrique
• Un dossier élève (pages 4 à 6)
L'objet du message doit contenir le mot
Lycée Technique
• Un dossier prof (pages - à - )
CARIM
02500 HIRSON
• Un dossier ressource (page 7 à 9)
(Adresse valable jusqu'au 30 juin 2001)
• Un transparent (page - )
Page 2 sur 12
T.P. N° 7
Variateur de lumière
Niveau : 1 STI GET
Lieu : Platine câblage domestique
Durée : ? heures
Organisation : groupe ½ classe, travail binôme
LIAISON AU RÉFÉRENTIEL
B 2 CHAPITRE 2 : Système terminal de conversion de l'énergie électrique
•
PRÉ-REQUIS
Les élèves doivent être capables :
OBJECTIFS
Les élèves devront être capables de :
NIVEAU D'APPRENTISSAGE
-
Apprendre à (savoir intégré)
Apprendre à (savoir actif)
MÉTHODE
-
Active
Page 3 sur 12
B 2 – ÉLECTROTECHNIQUE
S.T.I. - G.E.T.
TP N° 7
INSTALLATION DOMESTIQUE
DOSSIER PÉDAGOGIQUE
VARIATEUR T ÉL ÉV A R I A T E U R
Objectif :
- Étudier le fonctionnement de l’appareillage
- Étudier des appareils de mesure et de visualisation
- Mettre en œuvre les appareils de gestion de l’énergie
- Valider le fonctionnement des appareils
Matériel :
- 1 variateur ; 1 télévariateur
- Appareils de protection ; appareils de commande
- 1 voltmètre
- 1 oscilloscope ; 1 sonde différentielle de tension
Documents :
- Documents réponses
- Dossier ressources
Secteur : Salle de cours, tableau câblage domestique
Nom, Prénom :
Durée : ? heures
Classe, Groupe :
Page 4 sur 12
Préparation
1. Principe et Intérêt
1.1. Quels avantages apportent un variateur par rapport à un interrupteur ?
1.2. Quel montage vu depuis le début de l'année peut-être remplacé par un
variateur ?
1.3. Quels sont les restrictions qu'impose le constructeur sur le variateur au niveau
des récepteurs ?
1.4. Quel montage vu depuis le début de l'année peut-être remplacé par un
télévariateur ?
1.5. Quels sont les restrictions qu'impose le constructeur sur le télévariateur au
niveau des récepteurs ?
1.6. Représenter le schéma de câblage d'un variateur alimentant une lampe
1.7. Représenter le schéma de câblage du télévariateur commandé à partir d'un
bouton poussoir et alimentant une lampe
2. Mise en œuvre du variateur
2.1. Réaliser le câblage du variateur avec une lampe. Lors du câblage, mettre en
place le câble qui permettra d'effectuer les mesures aux bornes de la lampe.
Faire vérifier le montage
2.2. Mettre sous tension. Manœuvrer le bouton tournant. Qu'observez-vous ?
2.3. Mesurer les valeurs max. et min. aux bornes de la lampe en manœuvrant le
bouton.
2.4. Sur quelle valeur agit le variateur ?
2.5. Mettre le montage hors tension et remplacer le voltmètre par l'oscilloscope.
Attention : L'utilisation d'une sonde différentielle isolatrice est obligatoire
Faire vérifier le montage avant la mise sous tension
2.6. Observer le signal en manœuvrant le bouton tournant. Que constatez-vous ?
2.7. Représenter sur les oscillogrammes la tension correspondante aux positions
max. et min. du bouton tournant.
2.8. Calculer la fréquence du signal.
Page 5 sur 12
2.9. Cette fréquence varie-t-elle avec la variation de luminosité ?
3. Mise en œuvre du télévariateur
3.1. Mettre hors tension. Remplacer le variateur par le télévariateur. Garder le
branchement de la lampe et du câble.
Faire vérifier le montage avant la mise sous tension
3.2. Manœuvrer le bouton poussoir. Que constatez-vous ?
3.3. Que provoque un appui court (< 0,5 seconde) ?
3.4. Quel autre appareil assure la même fonction ?
3.5. Que provoque un appui long (> 1 seconde) ?
3.6. Pour les valeurs min. et max. de la luminosité, relever les oscillogrammes de
la tension.
3.7. Pour les valeurs max. et min. de la luminosité, relever les valeurs efficaces de
la tension à l'aide du voltmètre.
4. Comparaison et conclusion
4.1. Comparer avec le variateur.
4.2. Quel est le composant électronique de puissance utilisé dans ces appareils ?
4.3. Quel est le calibre du disjoncteur que vous avez choisi pour alimenter le
montage ?
4.4. Le télévariateur contient un fusible de 5 A. Le disjoncteur risque-t-il de se
déclencher ? Pourquoi ?
Page 6 sur 12
Voie 1 :
Voie 2 :
Base de temps :
Question :
Voie 1 :
Voie 2 :
Base de temps :
Question :
Page 7 sur 12
Voie 1 :
Voie 2 :
Base de temps :
Question :
Voie 1 :
Voie 2 :
Base de temps :
Question :
Page 8 sur 12
B 2 – ÉLECTROTECHNIQUE
S.T.I. - G.E.T.
TP N° 7
INSTALLATION DOMESTIQUE
DOSSIER RESSOURCE
VARIATEUR T ÉL ÉV A R I A T E U R
Objectif :
- Étudier le fonctionnement de l’appareillage
- Étudier des appareils de mesure et de visualisation
- Mettre en œuvre les appareils de gestion de l’énergie
- Valider le fonctionnement des appareils
Matériel :
- 1 variateur ; 1 télévariateur
- Appareils de protection ; appareils de commande
- 1 voltmètre
- 1 oscilloscope ; 1 sonde différentielle de tension
Documents :
- Documents réponses
- Dossier ressources
Secteur : Salle de cours, tableau câblage domestique
Nom, Prénom :
Durée : ? heures
Classe, Groupe :
Page 9 sur 12
1. Rôle de l'appareil
Le variateur est un appareil qui permet, comme son nom l'indique, de faire
varier la valeur efficace de la tension aux bornes de l'appareil auquel il est connecté.
S'il s'agit d'un appareil d'éclairage, cette variation de tension se traduira par une
variation de la luminosité.
Le télévariateur n'est autre qu'un variateur, commandé à distance depuis un ou
plusieurs endroits.
Exemples d'utilisation : dans une salle de séjour, un salon...
2. Rappel des organes de commande
Le variateur possède son propre bouton de réglage.
Le télévariateur, quant à lui, se commande à l'aide de boutons - poussoirs, et non pas
d'interrupteurs.
3. Constitution
Ce type d'appareil est essentiellement électronique, et donc assez fragile. Il faut
être attentif au respect des précautions d'utilisation, notamment au niveau de la
puissance débitée et du type de charge (voir pour cela les recommandations du
constructeur).
Dans tous les cas, on distingue sur cet appareil :
- le circuit de commande, (Æ boutons - poussoirs),
- le circuit de puissance, (Æ lampes),
- le circuit d'alimentation de l'électronique interne.
Certains circuits peuvent être internes à l'appareil ou avoir des fils communs.
4. Principe de fonctionnement
Ces 2 appareils ont un fonctionnement basé sur le principe du gradateur : il s'agit, à
partir d'une tension d'alimentation fixe, de faire varier la tension de sortie dans une
large plage. Cette variation doit être aussi régulière que possible, suivant la rotation
du bouton (variateur) ou l'appui sur le bouton - poussoir (télévariateur). En outre, la
consommation propre de l'appareil doit être négligeable.
4.1. Tension de départ : le réseau
La tension du réseau est alternative sinusoïdale.
Tension efficace : 230 V
Fréquence : 50 Hz
Page 10 sur 12
On remarque au passage que cette tension de 230 V passe en fait de 325 V à + 325 V,
soit une différence de 650 V !
Mais l'énergie calorifique ou lumineuse est, pour un même appareil, directement
proportionnelle à la valeur efficace de cette tension : c'est la surface représentée par la
courbe et l'axe des temps (partie hachurée).
La variation consiste donc à diminuer cette surface.
4.2. Variation de la tension : première possibilité
Il parait simple d'agir sur l'amplitude de cette tension.
Cela est possible avec :
• une résistance
• un transformateur
• un autotransformateur
Pourtant, cette solution a bien des inconvénients :
- Une résistance en série : la puissance dissipée par cette résistance sera considérable.
- Un transformateur : la variation ne sera possible que pour une seule valeur.
- Un autotransformateur : la variation sera bien possible, mais au prix d'un matériel
onéreux, lourd et encombrant.
Cette solution n'est donc pas à retenir dans ce cas
4.3. Variation de la tension : deuxième possibilité
On agit cette fois sur le début des sinusoïdes.
Cette solution est rendue possible grâce à l'utilisation d'un composant d'électronique
de puissance : le triac, dont on contrôle le déclenchement en fonction du temps.
C'est cette solution qui est retenue dans les variateurs.
4.4. Mesure d'amplitude :
L'oscilloscope permet une mesure directe de l'amplitude crête - à - crête d'un
signal.
Exemple : le signal a une amplitude de 4 cm.
Vcr. à cr. = 4 x 5 = 20 V.
Vmaxi =
Vcr. à Vcr.
= 10 V.
2
Page 11 sur 12
Signal sinusoïdal : Veff =
Vmaxi
2
=
10
= 7,07 V
2
4.5. Mesure de fréquence :
L'oscilloscope permet de mesurer des temps.
Connaissant le temps T d'une période, on peut facilement retrouver la
fréquence :
F=
1
T
[Hz] =
1
[s]
Exemple
une période du signal a une largeur
de 4 cm
T = 4 x 5 = 20 ms
1
T
F = = (20.10-3)-1 = (0,02)-1 = 50 Hz
Page 12 sur 12