Apprentissage et mesures électriques Temps de séquence : 2 x 3 heures

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1 Apprentissage et mesures électriques Temps de séquence : 2 x 3 heures
Classe : Groupe : Date : Nom : Prénom : T.P. n°2 : Apprentissage et mesures électriques 1 Temps de séquence : 2 x 3 heures

2 Première partie : Apprentissage sur l’utilisation des appareils numériques
A : Généralités Les appareils de mesurage électriques doivent répondre aux critères suivant : - les catégories de surtension - les classes d ’isolement - le degré de pollution Les appareils numériques que l’on retrouve dans nos laboratoire d’électrotechnique : - non RMS - RMS - TRMS Les appareils numériques permettent de mesurer les grandeurs électriques suivantes : - valeur moyenne - valeur efficace - valeur efficace vraie Les différents types de signaux électriques à mesurer : - un signal continu - un signal alternatif sinusoïdal pur - un signal alternatif - un signal alternatif déformé - un signal alternatif avec une composante continue Exemples d’association d’appareil de mesure en fonction du signal Norme EN ou IEC t U Signal alternatif déformé Multimètre adapté : RMS Signal alternatif sinusoïdal Multimètre adapté : non RMS, RMS Signal alternatif avec composante continue Multimètre adapté : TRMS, RMS + valeur moyenne Signal continu Multimètre adapté : tous 1

3 B°) PINCE MULTIFONCTION NUMERIQUE
Synoptique d’un exemple de pince multifonction : Applications générant des signaux déformés Mâchoires isolées, pas de risque de court-circuit Douilles protégées (double puits) Garde Enveloppe isolante / double isolation CIRCUIT de mesure U I Protection contre les CC - alimentation d’un moteur alternatif par un variateur à thyristors. - alimentation à découpage est un exemple classique de mesure de courant déformé (non sinusoïdal) Il faut absolument utiliser une pince multifonction TRMS en respectant la bande passant des convertisseurs.

4 C°) – Apprentissage sur l’utilisation d’un oscilloscope cathodique
Rôle : L’oscilloscope permet de visualiser des tensions variables dans le temps grâce à un graphe appelé oscillogramme. Il se branche en dérivation. Ce qu’il faut savoir concernant l’oscilloscope : L’oscilloscope permet d’observer des tensions variables. L’oscilloscope se branche comme un voltmètre ; les symboles des 2 bornes sont : Exemple d’une tension alternative carrée : Présentation de la façade : La face avant d’un oscilloscope comprend six parties bien distinctes et on vous demande de remplir les cases suivantes. qui indique la voie qui indique la masse L’axe des ordonnées permet de relever Umax en tenant compte du calibre : calibre lecture Umax 5 V / div 2 div 10 V L’axe des abscisses permet de mesurer la période T en tenant compte du calibre : calibre lecture Umax 20 ms / div 8 div 160 ms Calcul de la fréquence : f = 1/T (avec T en secondes) Calibres : base de temps : 20 ms/div calibre voie : 5 V/div A XY B -B Dual Synchro ms 1 2 5 10 20 50 0,1 0,2 0,5 µsV Balayage Niveau M/A Luminosité Focalisation AC GND DC Voie A 100 200 500 V mV Voie B Synchronisation et différents modes de fonctionnement Écran de visualisation Entrée et commande de la voie A Entrée et commande de la voie B

5 Sensibilité Horizontale et Verticale :
A partir des réglages de l’oscilloscope donner les différents réglages qui ont été effectués. - Base de temps ou Sensibilité Horizontale  ou Vitesse de balayage : ………………….. - Sensibilité Verticale ( pour la Voie A ) : ……………………V/division Oscilloscope classe 1 : L’oscilloscope est relié à une terre de protection. Sensibilité Verticale ( Voie B )  Nota : Tout défaut électrique, interne ou externe à l'appareil,lié à son utilisation, est évacué sur la Terre de protection qui assure la sécurité de l'utilisateur. Avec un oscilloscope de classe 1, pour réaliser une mesure flottante sur les trois phases du secteur par exemple, il est nécessaire d'intercaler un transformateur d'isolement ou de couper la terre, ce qui est STRICTEMENT INTERDIT. Dans cette configuration l'oscilloscope est porté au potentiel de l'une des phases, cette utilisation ne peut pas garantir la sécurité de l'opérateur. Oscilloscope à entrées différentielles : Nota : La sécurité est assurée par la Terre de protection, Classe 1. Les Entrées Différentielles permettent de se relier sans référence de masse, la séparation totale des circuits de mesure évite les courants de circulation de masse, assure une protection avec mode commun > 500 V, grande dynamique de sensibilité 10mV à 200 V/div., la bande passante de l'oscilloscope est préservée, etc... Phase Neutre Terre Terre Phase Neutre Phase L1 Phase L2 Phase L3 Diff ENTREES

6 Deuxième partie : Etude et mesures électriques
I°) – IDENTIFICATION DES CONSTITUANTS DE LA BALISE 1°) - A partir du dossier technique et des documents ressources mis à votre disposition, identifier les différents éléments du synoptique. Préciser dans un second temps le rôle de chacun des appareils. Indiquer sur le synoptique les différents échanges d’énergie à l’aide de flèches. 3 4 1 2 1

7 PANNEAU PHOTOVOLTAIQUES
II°) ETUDE DES PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES Remarque: tous les travaux devront se faire sous la responsabilité d’un enseignant ou tout autre personne habilitée et mandatée pour se faire. 1°) – A l’aide de la documentation technique du constructeur, donner les caractéristiques techniques des panneaux photovoltaïques pour des conditions d’ensoleillement de 1KW/m2 à 25°C ! PANNEAU PHOTOVOLTAIQUES FABRICANT TENSION NOMINALE TENSION MAXIMALE TENSION A VIDE PUISSANTE CRÊTE COURANT MAXIMAL COURANT DE COURT-CIRCUIT TYPE DE CELLULE NOMBRE DE CELLULES 2°) – Sachant que les dimensions d’un panneau photovoltaïque sont 176mmx401mm, calculer la surface d’un panneau; en déduire la surface totale des panneaux présents sur la balise Surface panneau:………………………………………………………………………………………... Surface totale:…………………………………………………………………………………………… 3°) – Quelle est la puissance maximale de l’installation dans des conditions d’ensoleillement de 1W/m2 à 25°C Puissance max:…………………………………………………………………………………………... On vous demande au préalable de disposer la balise dans un lieu éclairé (extérieur de préférence); On pourra également utiliser un spot halogène le cas échéant et le placer à une distance de un mètre des panneaux photovoltaïques. On souhaite mesurer la tension à vide de chaque panneau photovoltaïque. 4°) – Sur le document réponse n°1, choisir et placer l’appareil vous permettant d’effectuer ces mesures; en présence du professeur, effectuer vos mesures et réaliser le couplage des trois panneaux afin d’obtenir une tension nominale de 12V; Mesurer le tension U0T à vide résultant de ce couplage 1

8 5°) – Sur le document réponse n°2, choisir et placer les appareils vous permettant de mesurer la tension en charge et le courant débité par les panneaux à l’entrée du régulateur; en présence du professeur, faîtes vérifier votre schéma et réaliser le câblage des composants vous permettant d’effectuer les mesures précédentes 6°) – En déduire la valeur de la puissance …………………………………………………………………………………………………………... 7°) – On souhaite relever la forme du courant et de la tension aux bornes des panneaux photovoltaïques. Sur le document réponse n°2, citer et dessiner les appareils vous permettant d’effectuer vos relevés. En présence du professeur, faîtes vérifier votre schéma et réaliser le câblage REGLAGES Voie A  AC  DC  DIFF ………… V / div Voie B  AC  DC  DIFF ………… A / div Base de temps …… ms / div Pince Ampère ……. mV / A VALEURS DES SIGNAUX Voie A Valeur max. ………… carreaux ………… V Voie B Valeur max. ………… A Période …..…… ms  Fréquence ……….. Hz Signaux relevés :  Voie A U PV Voie B I PV Donner la forme du signal électrique pour la tension et le courant Forme de la tension:……………………………………………………………………………………... Forme du courant: ……………………………………………………………………………………….. 1

9 1 II°) ETUDE DE LA CHARGE DE LA BATTERIE
Remarque: Tous les travaux devront se faire sous la responsabilité d’un enseignant ou tout autre personne habilitée et mandatée pour se faire. Les 1°) – A l’aide de la documentation technique du constructeur, donner les caractéristiques techniques de la batterie utilisée BATTERIE FABRICANT TENSION NOMINALE CAPACITE NOMINALE CAPACITE NOMINALE DE DECHARGE TEMPERATURE D’UTILISATION TYPE On vous demande au préalable de disposer la balise dans un lieu éclairé (extérieur de préférence); On pourra également utiliser un spot halogène le cas échéant et le placer à une distance de un mètre des panneaux photovoltaïques. Les panneaux sont couplés en parallèle et sont raccordés sur l’entrée du régulateur. On souhaite mesurer la tension et le courant de charge au niveau de la batterie. Nota: consulter le document ressource n°3 2°) – Quel est le principe de fabrication des batteries AGM ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3°) – Quelle est la capacité de la batterie pour un rythme de décharge C10 …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4°) – En déduire la valeur du courant de décharge. 5°) – A partir de la documentation constructeur, quelle est la valeur du courant de charge a ne pas dépasser pour la batterie référence BAT ? 6°) – Pour une profondeur de décharge de 30%, quel est le nombre de cycles que peut supporter la batterie précédente ? …………………………………………………………………………………………………………. 7°) – Sur le document réponse n°3, choisir et placer les appareils vous permettant d’effectuer les mesures de la tension et du courant pendant la charge de la batterie; en présence du professeur, faîtes vérifier votre schéma et réaliser le câblage 1

10 Voie A U BATTERIE Voie B I BATTERIE
8°) – En déduire la valeur de la puissance …………………………………………………………………………………………………………... 9°) – On souhaite relever la forme du courant et de la tension aux bornes la batterie pendant la charge. Sur le document réponse n°3, citer et dessiner les appareils de mesures vous permettant d’effectuer vos relevés. En présence du professeur, faîtes vérifier votre schéma et réaliser le câblage REGLAGES Voie A  AC  DC  DIFF ………… V / div Voie B  AC  DC  DIFF ………… A / div Base de temps …… ms / div Pince Ampère ……. mV / A VALEURS DES SIGNAUX Voie A Valeur max. ………… carreaux ………… V Voie B Valeur max. ………… A Période …..…… ms  Fréquence ……….. Hz Signaux relevés :  Voie A U BATTERIE Voie B I BATTERIE Donner la forme du signal électrique pour la tension et le courant Forme de la tension:……………………………………………………………………………………... Forme du courant: ……………………………………………………………………………………….. 10°) - Quelle conclusion pouvez-vous apporter sur la charge de la batterie à partir des panneaux photovoltaïques ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1

11 1 III°) ETUDE DU FEUX A ECLAT
Remarque: Tous les travaux devront se faire sous la responsabilité d’un enseignant ou tout autre personne habilitée et mandatée pour se faire. Les 1°) – A l’aide de la documentation technique du constructeur, donner les caractéristiques techniques de du feu à éclat utilisé BATTERIE FABRICANT TENSION D’ALIMENTATION CONSOMMATION INDICE DE PROTECTION REGLAGE DE NBRE DE FLASH On vous demande au préalable de disposer la balise dans un lieu éclairé (extérieur de préférence); On pourra également utiliser un spot halogène le cas échéant et le placer à une distance de un mètre des panneaux photovoltaïques. Les panneaux sont couplés en parallèle et sont raccordés sur l’entrée du régulateur. On souhaite mesurer la tension et le courant consommé par le feu à éclat. Nota: consulter le document ressource n°3 1°) – A l’aide des documents ressources et de la notice technique, citer les différentes étapes nécessaires à la mise sous tension du feu à éclat ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2°) – Sur le document réponse n°4, choisir et placer les appareils vous permettant d’effectuer les mesures de la tension et du courant consommé par le feu à éclat; en présence du professeur, faîtes vérifier votre schéma et réaliser le câblage 3°) – En déduire la valeur de la puissance …………………………………………………………………………………………………………... 4°) – On souhaite relever la forme du courant et de la tension aux bornes du feu à éclat pendant son fonctionnement. Sur le document réponse n°4, citer et dessiner les appareils de mesures vous permettant d’effectuer vos relevés. En présence du professeur, faîtes vérifier votre schéma et réaliser le câblage 1

12 Voie A U LAMPE Voie B I LAMPE
REGLAGES Voie A  AC  DC  DIFF ………… V / div Voie B  AC  DC  DIFF ………… A / div Base de temps …… ms / div Pince Ampère ……. mV / A VALEURS DES SIGNAUX Voie A Valeur max. ………… carreaux ………… V Voie B Valeur max. ………… A Période …..…… ms  Fréquence ……….. Hz Signaux relevés :  Voie A U LAMPE Voie B I LAMPE Donner la forme du signal électrique pour la tension et le courant Forme de la tension:……………………………………………………………………………………... Forme du courant: ………………………………………………………………………………………..

13 DOCUMENT REPONSE N°1 + - + - 1
Placer les appareils de mesures vous permettant de mesurer la tension à vide de chaque panneau + - Valeur de U0PV1: ………….. Valeur de UOPV2: …………... Valeur de U0PV3: …………… Réaliser le schéma pour le couplage des panneaux et placer les appareils vous permettant de mesurer la tension à vide de l’installation + - Valeur de U0T: ………….. 1

14 Nom de l’appareil pour mesurer de U et I: …………………
DOCUMENT REPONSE N° 2 Réaliser le schéma et placer les appareils de mesures vous permettant de mesurer la tension et le courant débité à l’entrée du régulateur Nom de l’appareil pour mesurer de U et I: ………………… + - - + 1 Nom de l’appareil pour effectuer les relevés de U et I: ……………………………………………

15 DOCUMENT REPONSE N°3 Réaliser le schéma et placer les appareils de mesures vous permettant de mesurer la tension et le courant de charge de la batterie + - - + - + Nom de l’appareil pour mesurer UBATT et IBATT: ……………………………….. Nom de l’appareil utilisé pour les relevés: ……………………………….. 1

16 DOCUMENT REPONSE N°4 Nom de l’appareil pour mesurer Ulamp et Ilamp: ……………………………….. Nom de l’appareil utilisé pour les relevés: ………………………………..

17 DOCUMENT RESSOURCE N°1 1

18 DOCUMENT RESSOURCE N°2 1

19 Synoptique de la plaque signalétique située sur la balise
DOCUMENT RESSOURCE N°3 Synoptique de la plaque signalétique située sur la balise DOUILLES DE SECURITE BATTERIE - + LAMPE U Ibat Il REGULATEUR PV1 PV2 PV3 CORDON DE SECURITE CORDON DE SECURITE Le raccordement entre les différents appareils (panneaux photovoltaïques, régulateur) se fait à l’aide de cordons de sécurité. Les douilles propres à la batterie et la lampe sont uniquement destinées aux branchements d’appareils de mesures (mesure de U par un voltmètre par exemple). Les cordons de sécurité (Ibat; Ilamp) permettent de mesurer le courant à l’aide d’une pince ampèremétrique. Il est impératif que ces cordons soient toujours raccordés sur les douilles prévues à cet effet. !

20 DOCUMENT RESSOURCE N°4 1

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23 DOCUMENT RESSOURCE N°5 1

24 DOCUMENT RESSOURCE N°6 1