Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 1

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1 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 1
Quel est l’avantage d’avoir une tension du réseau alternative ? Simplicité et économie pour le transport de l’énergie électrique sous forme alternative. Il est plus simple de transformer les grandeurs « U » et « I ». On peut facilement la redresser en courant continu.

2 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 2
Donner la définition d’un courant alternatif. Une tension ou un courant alternatif sinusoïdal varie continuellement et change périodiquement de sens (polarité); sa valeur moyenne est nulle.

3 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 3
De quelle façon le courant alternatif est-il produit ? Avec un « alternateur » qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique sur le principe de l'induction électromagnétique.

4 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 4
Quelles sont les 2 façons de représenter un signal alternatif ? par représentation temporelle par représentation vectorielle.

5 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 5
Tracer un I AC sinusoïdal d’intensité de crête de 5 A sur une période. Positionner les points 15°, 45°, 60°, 90°, 105°, 135°, 150°, 180°, 195°, 225°, 240°, 270°, 285°, 315°, 330° et 360°. (1 cm = 1A et 1 cm = 20°)

6 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 6
Représenter ce même courant sous forme vectorielle, pour l’angle de 60°.

7 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 7
Donner la définition de la période. Une période est le temps d’une alternance positive et d’une alternance négative.

8 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 8
Quels sont les symboles de grandeur et d’unité de la période ? La période « T » s’exprime en secondes « s ».

9 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 9
Combien de temps met notre courant alternatif pour parcourir 3 périodes ?

10 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 10
Donner la définition de la fréquence. La fréquence d’un signal alternatif représente le nombre de périodes par seconde.

11 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 11
Quels sont les symboles de grandeur et d’unité de la fréquence ? La fréquence « f » s’exprime en Hertz « Hz » ou « s-1 ».

12 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 12
Quelle est la fréquence d’un courant de période 952 s et où pourrait-on trouver cette fréquence ?

13 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 13
De quoi dépend la fréquence de la tension fournie par un alternateur ? La fréquence fournie par un alternateur est proportionnelle à la fréquence de rotation et au nombre de paires de pôles de l’alternateur.

14 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 14
Quelle est, sur notre réseau, la fréquence de rotation d’un alternateur comprenant 6 pôles nord et 6 pôles sud ?

15 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 15
Donner la définition de la pulsation. La pulsation d’un signal alternatif représente l’angle en radian balayé chaque seconde par son vecteur (rayon du cercle unité).

16 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 16
Quels sont les symboles de grandeur et d’unité de la pulsation ? La pulsation «  » (oméga) s’exprime en radians par secondes « rad/s ».

17 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 17
Quelle est la pulsation d’une tension de 110 V – 60 Hz ?

18 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 18
Qu’appelle-t-on valeur de crête et quel symbole utilise-t-on ? La valeur de crête d’un signal alternatif est la plus grande valeur, positive ou négative, atteinte par le signal lors d’une période. Le symbole utilisé pour représenter la valeur de crête est la lettre de la grandeur avec un accent circonflexe : « Û » et « Î ».

19 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 19
Dans quel pays peut-on raccorder un récepteur alimenté en tension de crête de 155 V ?

20 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 20
Qu’entend-on par valeur efficace ? La valeur efficace d’un signal sinusoïdal est la valeur équivalente en courant continu qui provoque le même échauffement dans une résistance.

21 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 21
Quel est le rapport entre valeur de crête et valeur efficace d’un signal sinusoïdal ?

22 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 22
Quelle sera la tension maximale aux bornes d’une sonnette alimentée par un transformateur 24 V – 50 Hz ?

23 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 23
Combien de fois par seconde une lampe à incandescence de 100 W raccordée sur le réseau va-t-elle s’éteindre ? Donner une explication. Elle va s’éteindre 100 fois en une seconde car dans une période il y a 2 passages à zéro donc en une seconde, il y en aura 100 !

24 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 24
Donner la définition de la valeur instantanée. La valeur instantanée d’un signal alternatif est la valeur du signal (tension ou courant) à un instant donné (bien précis).

25 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 25
On dispose d’un courant de 10 A – 50 Hz. Déterminez la valeur instantanée dans les 2 cas suivants : a) le vecteur fait un angle de 170° avec l’axe horizontal b) après un temps t de 0,0025 s Calculatrice en mode « degré » Calculatrice en mode « radian »

26 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 26
Qu’entend-on par récepteur purement ohmique (résistif) ? Il s’agit d’un récepteur où l’opposition au passage du courant n’est due qu’à la matière.

27 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 27
Quel est le déphasage entre la tension et le courant dans le cas d’un récepteur purement résistif ? Tracer le diagramme vectoriel U et I. 0°. Le courant est en phase avec la tension. U I

28 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 28
Qu’est-ce que la puissance active et quel est l’appareil qui la mesure ? La puissance active est une puissance soutirée du réseau qui transforme l’énergie électrique du réseau en une autre forme d’énergie (calorifique, mécanique, lumineuse, etc...). Elle est mesurée par le wattmètre.

29 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 29
Quels sont les symboles de grandeur et d’unité de la puissance active ? La puissance active « P » s’exprime en Watts « W »

30 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 30
Un radiateur électrique de résistance R = 44  est branché sur le réseau S.I. Calculez : l’intensité dans la ligne la puissance dégagée par le radiateur l’énergie dissipée après 8 h de fonctionnement l’angle de déphasage entre la tension et le courant

31 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 31
Une lampe à incandescence de 75 W – 230 V fonctionne pendant 6 heures. Calculer sa résistance et l’énergie active dissipée. Combien de tours a fait le disque du compteur si la constante c = 250 tr/kWh ?

32 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 32
Sous quelle tension est alimentée une résistance de 24  dont le courant est de 4,58 A ?

33 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 33
Qu’entend-on par récepteur purement inductif ? Il s’agit d’un récepteur composé d’une bobine parfaite (Rconducteur = 0 ). L’opposition au passage du courant alternatif n’est due qu’à la force contre électro-motrice (FCEM) de self-induction.

34 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 34
Pourquoi la tension et le courant sont-ils déphasés dans un récepteur purement inductif ? En courant alternatif, la FCEM de self induction est tout le temps présente, alors qu’en courant continu, elle est seulement présente à l’enclenchement et au déclenchement du courant dans la bobine.

35 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 35
Quel est le déphasage entre la tension et le courant dans le cas d’un récepteur purement inductif ? Tracer le diagramme vectoriel U et I. 90°. Le courant est en retard sur la tension. U I 90°

36 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 36
Donner la définition de la réactance d’induction ? C'est l'opposition plus ou moins grande que font les inductances (bobines) au passage du courant alternatif.

37 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 37
Quels sont les symboles de grandeur et d’unité de la réactance inductive ? La réactance inductive « XL » s’exprime en Ohms «  »

38 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 38
Une bobine de résistance négligeable est raccordée sous 230 V – 50 Hz. Calculez l’intensité du courant qui la traverse si son inductance est de 0,2 H. Tracer le diagramme vectoriel U et I. U I 90°

39 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 39
Qu’est-ce que la puissance réactive et quel est l’appareil qui la mesure ? La puissance réactive est pour chaque alternance tantôt une puissance soutirée du réseau, tantôt une puissance restituée au réseau. Sa valeur moyenne est nulle et on ne peut pas la transformer en puissance utile. Elle est mesurée par le varmètre.

40 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 40
Quels sont les symboles de grandeur et d’unité de la puissance réactive ? La puissance réactive « Q » s’exprime en var (volt-ampère-réactif) « var »

41 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 41
Une bobine de résistance négligeable est parcourue par un courant de 0,45 A sous une tension de 227 V – 50 Hz. Calculez : son inductance et sa puissance réactive son énergie réactive pour 1 heure de fonctionnement l’angle de déphasage entre la tension et le courant

42 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 41
Une bobine de résistance négligeable est parcourue par un courant de 0,45 A sous une tension de 227 V – 50 Hz. Calculez : son inductance et sa puissance réactive son énergie réactive pour 1 heure de fonctionnement l’angle de déphasage entre la tension et le courant

43 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 42
Calculez sous quelle tension il faut alimenter une bobine pure si L = 0,6 H et que le courant ne doit pas dépasser 0,35 A, dans les 2 cas suivants : f = 50 Hz f = 1000 Hz

44 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 43
Qu’entend-on par récepteur purement capacitif ? Il s’agit d’un récepteur constitué d’un condensateur parfait. La résistance du diélectrique du condensateur est alors infiniment grande.

45 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 44
Pourquoi la tension et le courant sont-ils déphasés dans un récepteur purement capacitif ? En courant alternatif, le processus de charge et décharge s’effectue tout le temps alors qu’en courant continu, il est seulement présent à l’enclenchement et au déclenchement de la tension sur le condensateur. Quand U est max, I est nul.

46 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 45
Quel est le déphasage entre la tension et le courant dans le cas d’un récepteur purement capacitif ? Tracer le diagramme vectoriel U et I. 90°. Le courant est en avance sur la tension. U I 90°

47 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 46
Donner la définition de la réactance de capacité ? C'est l'opposition plus ou moins grande que font les capacités (condensateurs) au passage du courant alternatif.

48 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 47
Quels sont les symboles de grandeur et d’unité de la réactance capacitive ? La réactance capacitive « XC » s’exprime en Ohms «  »

49 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 48
Calculez l’intensité du courant qui circule dans un condensateur de 12 F raccordé sous une tension de 24 V – 50 Hz.

50 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 49
Un condensateur dégage une puissance de 0,56 kvar sous la tension du réseau. Calculez l’intensité du courant dans le circuit et la capacité du condensateur. Tracer le diagramme vectoriel U et I. U I 90°

51 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 50
Quelle est la quantité d’électricité maximale accumulée dans un condensateur de 15 F raccordé sous 230 V – 50 Hz ? Quelles sont ses puissances actives et réactives ?

52 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 51
Un condensateur de réactance 1326  est connecté sous une tension de 24 V – 1 kHz. Calculez sa capacité et l’intensité du courant qui le traverse.

53 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 52
Que peut-on dire du déphasage entre un circuit capacitif et un circuit inductif ? C : I est en avance de 90 ° sur U. L : I est en retard de 90 ° sur U. C et L sont diamétralement opposés donc décalés l’un par rapport à l’autre de 180 °.

54 Ch.10 - Courant alternatif monophasé - Exercice 53
Quelle différence y a-t-il entre QL et QC ? Comme ils sont diamétralement opposés (décalés de 180° l’un par rapport à l’autre), s'ils ont la même valeur, ils s'annulent !!!