Cours : régime sinusoïdal Titre : relèvement du facteur de puissance

Cours : régime sinusoïdal
Niveau : T et TS
TP
Titre : relèvement du facteur de puissance
Durée : 30 mn Cours
Objectifs : vérifier expérimentalement la méthode de relèvement du facteur de puissance.
montage 1
Schémas :
montage 2
voie 2
voie 2
SC
SC
i
220V
50Hz
L, r
R
u
SD
SD : sonde différentielle
SC : sonde de courant ou pince ampèremétrique
L, r
i’
220V
50Hz
R
u
C
voie 1
voie 1
SD
1/10
1/10
Manipulations :
1. Montage 1
• Mesurer le déphasage à l’oscilloscope ;
• Calculer le facteur de puissance cosϕ ;
• Mesurer avec un multimètre U et UR ;
• Calculer I (I = UR/R) ;
• Calculer la puissance P.
2. Calculer la capacité du condensateur à placer dans le montage pour obtenir un facteur de puissance
cosϕ’ = 0,9
P(tgϕ − tgϕ ′)
C=
ωU2
3. Montage 2
• Choisir la valeur du condensateur calculée précédemment ;
• Mesurer le nouveau déphasage à l’oscilloscope ;
• En déduire le facteur de puissance et comparer le résultat avec la valeur attendue ;
• Mesurer I’, U et calculer P’. Comparer P’ et I’ avec les anciennes valeurs P et I ;
• Observer à l’oscilloscope l’effet du condensateur sur le courant.
Remarque :
La sonde différentielle et la sonde de courant ne sont pas absolument nécessaires.
On peut en effet observer la tension directement et le courant par l’intermédiaire
de la tension aux bornes de la résistance. Ces sondes sont surtout intéressantes
si l’on travaille en puissance (avec un fort courant).
voie 1
i
220V
50 Hz
L, r
voie 2
R
u
100Ω
réf.
Matériel :
©Divoux Claude, 1999
- bobine de lissage L = 300 mH
- Rhéostat 100 Ω
- transformateur 230/24V
- boite AOIP de condensateurs
- 1 multimètre
- 1 oscilloscope
- 1 sonde ampèremétrique
- 1 sonde différentielle
- des cordons
Choix des composants
Choisir L et R pour
avoir cosϕ ≈ 0,75
tgϕ =
Lω
Rtot
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Cours : régime sinusoïdal
Niveau : T et TS
TP
Titre : relèvement du facteur de puissance
Durée : 30 mn Cours
Objectifs : vérifier expérimentalement la méthode de relèvement du facteur de puissance.
Mesure du déphasage à l’oscilloscope :
Déphasage en représentation de Fresnel
Déphasage à l’oscilloscope
ϕ est l’angle allant de I vers U.
Il faut mesurer l’intervale de temps ∂t allant de u vers
i (uR) et le convertir en angle par une règle de 3.
T
360°
+
U
ϕ
∂t
ϕ
soit
ϕ=
360.∂t
T
I
Exemple de résultats :
Remarques :
• Il faut choisir ∂t entre deux fronts montants ou deux fronts
descendants.
• Les deux signaux doivent être parfaitement centrés sur l’origine.
D’après les valeurs des composants :
Lω 0,3 × 314
≈
= 0, 942
R
100
donc ϕ = 43,3°
et cosϕ ≈ 0,73
u (V)
tgϕ =
Voie 1 : u
0
∂t
∂t
t (s)
Voie 2 : u R
donc i
Mesures :
U = 26 V
I = 164 mA
ϕ = 40,5 °
cosϕ = 0,76
P = U.I.cosϕ = 3,07 W
On veut passer à cosϕ = 0,85
C=
Exemple:
∆ t = 1, 4 div × 0, 5ms / div = 0, 7ms
T = 8 × 0, 5 = 4ms
∆t
0, 7
ϕ = 2π
= 2π
= 1,1rad ou
T
4
63 °
P(tgϕ − tgϕ ′)
= 5 µF
ωU2
Résultats :
U = 26 V
I = 140 mA
ϕ = 32 °
cosϕ = 0,848
P = 3,09 W
©Divoux Claude, 1999
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