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M. Bernard - Tp_faac_Etude de FP3 - ''Conversion de l'énergie Electrique''.pub - page 1 Travaux Pratiques de Génie Électrique N°11

Store Automatique SOMFY-MATIC Term. S - Option TI Durée : 3 heures Étude de FP3 - Conversion de l'énergie

électrique Année 1998/1999 Ce sujet comporte 8 pages Objectifs du T.P.

Identifier la fonction principale FP3 " Conversion de l'énergie électrique » et ses fonctions se-

condaires. repérer et analyser les structures associées aux fonctions secondaires. Mettre en oeuvre les structures associées aux fonctions secondaires. Connaissances nécessaires (pré requis)

Caractérisation d'un signal sinusoïdal ( valeur efficace, crête ). Connaissances nouvelles

Identification de la fonction " adaptation du niveau de tension en alternatif » Notion de Redressement double alternance par pont de redressement à diodes Notion de Filtrage ( Accumuler et fournir de l'énergie électrique ) Notion de Régulateur ( Délivrer une d.d.p. constante jusqu'à un certain courant maximum li-

mite) Evaluation Justesse de la démarche d'analyse des structures étudiées.

Qualité de la démarche expérimentale (rigueur, clarté & présentation). Organisation du travail

Matériels : - un transformateur de sécurité, - un multimètre numérique, - un oscilloscope, - Une maquette. Documents en possession de l'élève : - Dossier technique du sytème " Ouvre Portail Automatique FAAC) (Voir ressources pédagogique du réseau) - Enoncé du T.P (pages 2 à 5) - Feuilles réponses associées (page 6 à 8)

- Document constructeur des circuits intégrés ( Voir ressources constructeurs du réseau ) Documents à remettre en fin de T.P. :

- Compte Rendu - Feuilles réponses.

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Store Automatique SOMFY-MATIC Term. S - Option TI Durée : 3 heures Étude de FP3 - Conversion de l'énergie

électrique Année 1998/1999 Ce sujet comporte 8 pages 1

11. Présentation. Présentation. Présentation

Ce T.P. propose d'aborder l'étude pratique des fonctions secondaires " Adaptation de niveau, Re- dressement, Filtrage et Régulation de tension » réalisant la fonction principale FP3 " Conversion de l'énergie électrique ».

Problème posé : La carte de commande " Intelligent Control » néccessite une d.d.p. continue d'ali-

mentation de 12 volts pour fonctionner.

La fonction principale FP3 permet de réaliser une conversion de l'énergie électrique apporté par le ré-

seau ( d.d.p. alternative de 230 Volts efficace, 50 Hz) en une d.d.p. continue régulée de 12 Volts.

2. Travail demandé

2. Travail demandé2. Travail demandé

Étude

Étude Étude fonctionnellefonctionnellefonctionnelle

2.1. A partir de la description fonctionnelle associée aux schémas fonctionnels de degré 1 et de degré

2 du dossier technique, repérer sur le schéma structurel de l'objet technique, donné en document ré-

ponse : - d'une couleur, la fonction principale FP3 " conversion de l'énergie électrique » - d'une autre couleur, les fonctions secondaires FS31, FS32, FS33 et FS34 contituant la fonction principale FP3.

Étude structurelle

Étude structurelleÉtude structurelle

2.2. Étude de la fonction secondaire FS31 " Adaptation du niveau de la d.d.p. alternative»

Le composant électromagnétique destiné à adapter (dans ce cas, d'abaisser) le niveau d'une d.d.p.

alternative (dans ce cas, fournie par le réseau de distribution) à un autre niveau de valeur différente

s'appele un TRANSFORMATEUR. Le rapport de transformation (m) du transformateur est défini par : m = (U2/U1) = (N2/N1) = (I1/I2) avec : U1 : d.d.p. présente en entrée (primaire) du transformateur; U2 : d.d.p. présente en sortie (secondaire) du transformateur; N1 : nombre de spires de l'enroulement primaire ; N2 : nombres de spires de l'enroulement se- condaire;

I1 : Intensité du courant absorbé dans le primaire et I2: Intensité du courant fourni par le se-

condaire. I1 U2 I2 U1 N1 N2

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électrique Année 1998/1999 Ce sujet comporte 8 pages 2.2.1 Par lecture des caractéristiques techniques reproduites pour des raisons de sécurité électrique

(-> présence du secteur 220 volts aux bornes du primaire du transformateur) sur l'étiquette de la

boîte contenant le tansformateur, déterminer : a) la d.d.p. à appliquer au circuit d'entrée (enroulement primaire) b) la ou les d.d.p. (valeur efficace) disponible(s) en sortie(s) ( enroulement(s) secondaire(s)). c) En déduire le rapport de transformation m [sur chaque sortie, si différentes]. d) Déterminer la puissance du tranformateur ( exprimé en Volts-Ampères : VA]

d) Déterminer la valeur maximale du courant (valeur efficace) disponible en sortie d'un enroulement

secondaire.

Expérimentation

ExpérimentationExpérimentation [Les relevés seront à rapporter sur les documents réponses ].

2.2.2 Après avoir relié le circuit primaire du transformateur au réseau de distribution monophasé

230V AC / 50Hz, visualiser le signal relatif à une des sorties du transformateur (d.d.p. U2). Repré-

senter graphiquement ce signal ( sur une prériode )

Remarque importante :

Quand vous représentez un chronogramme, l'axe des abscisses et des ordonnées doivent être munies

de leurs unités ( Ici en X le temps, donc t avec son unité : par exemple t(ms) et en Y la d.d.p. repré-

sentée, donc U2 avec son unité : par exemple U2 (V)). Le repère est construit sur une échelle fonc-

tion des valeurs à relever.

Exemple :

Ainsi le lecteur de votre document prend di-

rectement connaissance de la valeur maxi- male du signal (U2max = 15V) et de sa pé- riode ( T= 63 ms).

2.2.3 En déduire la valeur efficace réelle de la d.d.p. U2.

Comparer cette valeur avec celle relevée à la question 2.2.1 b). Pourquoi cette différence ?

Allure de U2

-20 -15-10-505101520

1112131415161t (ms)U2 (V)

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électrique Année 1998/1999 Ce sujet comporte 8 pages 2.3. Étude de la fonction secondaire FS32 " redressement»

Réaliser à l'aide de la maquette associé à FP3, successivement les montages (1) et (2), en effectuant

les connexions qui s'imposent selon le montage considéré.

Montage (1) - Redressement simple alternance :

Une sortie du transformateur est " chargée » par l'ensemble présenté ci-contre, constitué d'une diode D de redressement en série avec un élément résistif de charge Rch de valeur 1,5 kÙ.

Montage (2) - Redressement double alternance :

Après avoir décablé le montage précédent, cabler une sortie du transformateur par l'ensemble présenté ci-contre, constitué d'un pont de diode " Pont Redresseur » et de l'élement résistif Rch de valeur 1,5 kÙ.

2.3.1 Pour chaque montage :

- visualiser la d.d.p. URSA (Redressement Simple Alternance) ou respectivement URDA (Redressement

Double Alternance) aux bornes de la charge Rch,

- relever la d.d.p. URSA ou respectivement URDA, - Justifier la forme du signal relevé, - Déterminer la valeur efficace et moyenne de ce signal.

2.3.2 Conclure sur le rôle de la fonction secondaire FS32.

2.4. Étude de la fonction secondaire FS33 " filtrage »

Pour l'étude de cette fonction on conservera le montage précédent ( conformément au schéma struc-

turel du constructeur du bloc de commande " intelligent Control ».

2.4.1 Rajouter le condensateur de valeur C = 220 µF en parallèle

de la charge Rch conformément au schéma ci-contre. Puis, visualiser et relever le signal U

RF (Redressé & Filtré) et la

tension d'ondulation de URF pour les 3 conditions de débit ( de charge ) suivantes :

1/ à vide,

2/ Rch = 1,5 kÙ,

3/ Rch = 150 Ù.

Remarque : Il est évident que vous adapterez l'échelle des tensions afin d'intégrer l'ensemble des re-

levés sur les deux chronogrammes à compléter ( l'utilisation de " couleurs » sera perminente)

2.4.2 Répéter les opérations demandés à la question précédente mais en remplacant le condensateur

C de valeur 220 µF par celui de valeur 2200 µF.

2.4.3. Rassembler, après calcul, dans le tableau du document réponse 2, l'ensemble des valeurs effi-

caces, valeurs moyennes et valeurs de tension d'ondulation déduites des 6 relevés effectués précé-

demment.

En déduire un commentaire sur l'influence de la valeur de la capacité du condensateur C sur la linéa-

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