- tp - les harmoniques. · l’appareil de mesure à utiliser est une pince ampéremétrique....

T. BEP. E TP LES HARMONIQUES

NOM: CLASSE:

PRÉNOM:

-- TTPP -- LLEESS HHAARRMMOONNIIQQUUEESS..

DOSSIER PROFESSEUR

BB..EE..PP.. MMEETTIIEERRSS DDEE LL’’EELLEECCTTRROOTTEECCHHNNIIQQUUEE


Fonctions Tâches

F3MISE ENSERVICE

T 3.3 Tester l’installation suivant les spécifications techniques prédéfinies.

LLEESS TTAACCHHEESS PPRROOFFEESSSSIIOONNNNEELLLLEESS

OOBBJJEECCTTIIFFSS DDUU TT..PP..

- Démontrer que les lampes à incandescence ne produisent pasd’harmonique tandis que les lampes à décharge en produisent.

- Démontrer la relation entre les harmoniques de rang 3 et l’intensitécirculant dans le câble neutre pour une installation triphasée équilibréeconstituée de lampes à décharge.


FFIICCHHEE DDEE TTRRAAVVAAIILL

S0 Electrotechnique – Expérimentation.S0.6 Mesures sur des applications professionnelles. Mesurer sur une installation partielle ou totale les harmoniques engendrés.

Prérequis: Cours CEM: - PRESENTATION - LES DIFFERENTES PERTURBATIONS

On donne:- Un dossier à compéter.- Le matériel nécessaire à l’étude avec leur dossier technique ; ¤ oscilloscope métrix OX 8042 ; ¤ sonde de tension différentielle MX 9000 ; ¤ pince multifonction MX 240.

Compétences développées:

C2-12 Etablir

C2-13 Mesurer, effectuer

C2-14 Repérer

C2-15 Reconfigurer

C2-16 Contrôler,ff

C3-1 Choisir

C3-2 Argumenter

C3-3 Proposer

C3-4 Identifier

C4-1 Rendre compte

C4-2 Signaler

C4-3 Informer

C4-4 Démontrer

C4-5 Contribuer

C4-6 Renseigner

C4-7 Rendre compte

C1-1 Décoder

C1-2 Exploiter

C1-3 Prendre en

C1-4 Sélectionner

C1-5 Recueillir

C1-6 Interpréter

C2-1 Organiser

C2-2 Mettre en forme, placer

C2-3 Réaliser

C2-4 Positionner, fixer

C2-5 Raccorder

C2-6 Repérer

C2-7 Interconnecter

C2-8 Configurer

C2-9 Contrôler, effectuer

C2-10 Vérifier

C2-11 Diagnostiquer

Temps prévu:

Lieu / Situation:

1H

2H

3H

4H

5H

6H

7H

8H

Domaine abordé:

Zone desous-systèmes

On demande: - de compléter le dossier.- d’effectuer les câblages et les mesures en toute


CRITÈRES D’EVALUATIONCAPACITÉS COMPÉTENCES INDICATEURS DE

REUSSITE EVALUATION

C1S’INFORMER

C1-2Exploiter les consignes

verbales ou écrites des tâchesproposées.

Les appareils de mesuresont appropriés aux relevés

et ils sont correctementimplantés dans les

montages.

/1,5

C2-5Raccorder électriquement les

différents matériels.Les montages sont justes. /3

C2PRÉPARER

C2-9Contrôler les grandeurs

caractéristiques del’installation ou du système

(Tension, Courant, Puissances,Vitesse …) et effectuer les

essais.

Les mesures et relevés sontjustes. /11

C4

INFORMER

C4-4Démontrer la conformité

fonctionnelle de la réalisationavec les exigences du dossier

de réalisation.

Votre compte rendu atteste,par le biais de justifications,

- de la productiond’harmoniques par leslampes à décharge ;

- de l’addition desharmoniques de rang 3 dansle câble de neutre pour une

installation triphaséeéquilibrée composée de

lampes à décharge.

/4.5

EVALUATION GLOBALE : /20

FFIICCHHEE IINNDDIIVVIIDDUUEELLLLEE DDEE FFOORRMMAATTIIOONN

Appréciations et remarques:


SCENARIO

Le réseau d’éclairage d’un atelier, de fabrication de tissus, est constitué par un circuitutilisant uniquement des tubes fluorescents et par un second circuit utilisant des lampes àincandescence.Les appareils d’éclairages sont répartis également entre les trois phases pour chacun des deuxcircuits précédents.

L1

L2

L3

N

SCHEMA DE PRINCIPE DE L’INSTALLATION

CIRCUIT D’ECLAIRAGE“LAMPES A INCANDESCENCE”

CIRCUIT D’ECLAIRAGE“TUBES FLUORESCENTS”


1ère PARTIE :MISE EN EVIDENCE D’APPAREILS GENERATEURS

D’HARMONIQUES- Démontrer que les lampes à incandescence ne produisent pas d’harmonique tandis queles lampes à décharge en produisent.

PREPARATION AUX MESURES

Voici le montage permettant de modéliser le circuit d’éclairage de l’atelier.

11°°)) CCHHOOIIXX DDEESS AAPPPPAARREEIILLSS DDEE MMEESSUURREE :: . . . . . . . . . . . . . . . . .

1-1) D’après la documentation sur la pince ampéremétrique et sur la sonde detension différentielle, quel appareil de mesure faut-il connecter à l’oscilloscopepour visualiser la forme du courant i1 circulant dans la première phase ducircuit.

1-2) En même temps que le courant i1, on désire visualiser la tension simple V1 auxbornes du luminaire E1. Quel appareil allez-vous utiliser parmi les deuxprécédents ?

22°°)) MMOONNTTAAGGEE :: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

A partir de la documentation technique sur la sonde de tension et la pince ampéremétriqueproposez un montage permettant les relevés de V1 (t) et de i1 (t), respectivement observées surles voies 1 et 2 de l’oscilloscope.

L1

L2

L3

N

E1

E2E3

V1

i1

E1, E2, E3 lampesà incandescence

dans la 1èrepartie ; tubes

fluorescents dansla deuxième partie.

RéseauElectrique

in

E1

E2E3

V1

i1

in

V1 V2

L’appareil de mesure à utiliser est une pince ampéremétrique.

L’appareil de mesure à utiliser est une sonde de tension différentielle.

Sonde detension

Pinceampéremétrique

C1-2: /0.5

C1-2:

Avec ce TP, vous découvrirez tout d’abord dans la première partie que des récepteurs peuvent produiredes harmoniques, puis dans la seconde partie vous mesurerez ces harmoniques.

Bandeaud’alimentation

L1

L2

L3

N

RéseauElectrique



ETUDE DU CIRCUIT D’ECLAIRAGE DE L’ATELIERCONSTITUE PAR LES LAMPES À INCANDESCES

33°°)) CCAABBLLAAGGEE :: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Câbler le montage en prenant pour chaque luminaire L1, L2, L3 une lampe à incandescence de100 W.

FAITES VÉRIFIER LE MONTAGE PAR LE PROFESSEUR.

44°°)) MMEESSUURREESS :: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-1) Relever la tension simple V1(t) et le courant i1(t) (Relevés N°1 page 8)

Répondez aux questions en cochant la bonne réponse :La tension V1(t) est-elle parfaitement sinusoïdale : ¤ oui ¤ nonLe courant i1(t) est-il parfaitement sinusoïdal : ¤ oui ¤ non

Quelle est la valeur efficace vraie du courant I1: I1 = 0,43 A

4-2) Déplacer l’appareil de mesure qui permet de relever i1(t) et mesurer la valeurdu courant dans le neutre.

Ineutre = 0 A

ETUDE DU CIRCUIT D’ECLAIRAGE DE L’ATELIERCONSTITUE PAR LES TUBES FLUORESCENTS SEULS

55°°)) CCAABBLLAAGGEE :: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Câbler le montage en prenant pour chaque luminaire L1, L2, L3 deux tubes fluorescents de 56W chacun montés en parallèles et non compensés.


66°°)) MMEESSUURREESS :: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6-1) Relever la tension simple V1(t) et le courant i1(t) (Relevés N°2 page 8)

Répondez aux questions en cochant la bonne réponse :La tension V1(t) est-elle parfaitement sinusoïdale : ¤ oui ¤ nonLe courant i1(t) est-il parfaitement sinusoïdal : ¤ oui ¤ non

Quelle est la valeur efficace vraie du courant I1: I1 = 1,48 A

C2-5: /1

C2-5:

C2-9: /3

C2-9:


6-2) Déplacer l’appareil de mesure qui permet de relever i1(t) et mesurer la valeurdu courant dans le neutre.

Ineutre = 0,5 A

Si ce courant n’est pas nul, relever sa forme (Relevés N°3 page 8) et calculersa fréquence :

CONCLUSIONRayer les mentions inutiles : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Charge MontageForme du courant de

ligneIntensité du courant

dans le neutreTriphasé déséquilibré

Triphasé équilibréSINUSOÏDAL In = 0

Montage étoileLampes à

incandescencesMontage triangle NON SINSOIDAL In � 0

Triphasé équilibré

Triphasé déséquilibré SINUSOÏDAL In = 0

Montage étoile

Tubesfluorescents

Montage triangleNON SINSOÏDAL In � 0

A partir de la forme du courant de ligne relevé à l’oscilloscope, précisez si les . . . . lampes à incandescence produisent des harmoniques de rang supérieur à 1?

A partir de la forme du courant de ligne relevé à l’oscilloscope, précisez si les . . . . tubes fluorescents produisent desharmoniques de rang supérieur à 1?

Voie 1 :(en bleu)

Grandeur observée

Calibre : 100V/div

Voie 2 :(en vert)

Grandeur observée

Calibre : 1 A/div Voie 1 :(en bleu)

Grandeur observée

Calibre : V/div

Voie 2 :(en vert)

Grandeur observée

Calibre : 0.25 A/di

RELEVES N°2

RELEVES N°3

Voie 1 :(en bleu)

Grandeur observée

Calibre : 100 V/div

Voie 2 :(en vert)

Grandeur observée

Calibre : 0.5 A/div

Base de temps :Calibre : 5 ms /div

RELEVES N°1

Base de temps :Calibre : 5 ms /di

NON, les lampes à incandescences ne produisent pas des harmoniques de rang supérieur à 1parce que le courant est parfaitement sinusoïdal.

OUI, les tubes fluorescentsproduisent des harmoniques derang supérieur à 1 puis que lecourant n’est pas parfaitementsinusoïdal.

V1

V1

I1

I1

Ineutre

C4-4:

C4-4:

C4-4: /1

F = 150 Hz


2ème PARTIE :MESURE D’HARMONIQUES

L’objectif est de démontrer la relation entre les harmoniques de rang 3 et l’intensité circulant dansle câble neutre pour une installation triphasée équilibrée constituée de lampes à décharge.

RAPPEL :Dans la première partie du TP, vous avez découvert que les tubes fluorescents produisent desharmoniques. Dans cette partie vous mesurerez la valeur de ces harmoniques.Le montage permettant de modéliser le circuit d’éclairage de l’atelier est le suivant (voir 1ère

partie) :

MESURES

11°°)) MMEESSUURREE DDEESS HHAARRMMOONNIIQQUUEESS DDUU CCOOUURRAANNTT DDEE PPHHAASSEE ::

Réaliser le montage en plaçant une pince ampéremétrique reliée à . . . . . . . .un oscilloscope numérique sur une phase afin d’observer la forme du courant obtenue.


Grâce aux fonctions de votre oscilloscope, relevez en fonction du . . . . . . . . . .rang de l’harmonique, l’amplitude correspondante.

Rang del’harmonique

1fondamental

2 3 4 5 6 7

Fréquence (Hz) 50 100 150 200 250 300 350Amplitude (A)

2 0 0.176 0 0.032 0 0

Représentez le spectre en fréquence de votre courant de ligne : . . . . . . . . . . .

AMPLITUDE (A)

Rang desharmoniques0 1 2 3 4 5 6 7

E1, E2, E3 tubes fluorescents

1

2

0.1760.032

C2-9:

C2-9: /2

C2-5: /0.5

L1

L2

L3

N

E1

E2E3

V1

i1

RéseauElectrique

in



22°°)) MMEESSUURREE DDEESS HHAARRMMOONNIIQQUUEESS DDUU CCOOUURRAANNTT DDEE NNEEUUTTRREE::

Modifier le montage en plaçant la pince ampéremètrique reliée à . . . . . . . .l’oscilloscope numérique sur le neutre afin d’observer la forme du courant obtenue.


Grâce aux fonctions de votre oscilloscope, relevez en fonction du . . . . . . . . .rang de l’harmonique, l’amplitude correspondante.

Rang del’harmonique

1fondamental

2 3 4 5 6 7

Fréquence(Hz)

50 100 150 200 250 300 350

Amplitude (A)0 0 0.56 0 0 0 0

Représentez le spectre en fréquence de votre courant de ligne : . . . . . . . . . . .

CONCLUSION

Dans le but de démontrer la conformité fonctionnelle du montage, justifier la présence obligatoire ducâble neutre en répondant aux questions suivantes.

Quels sont les harmoniques communs aux phases et au neutre? . . . . . . . . . . . .

Démontrer par une application numérique que la somme des amplitudes. . . . . . . .des harmoniques de rang 3 de chaque phase est égale à l’amplitude de l’harmonique de rang 3du neutre. Ineutre (h=3) = IPH1 (h=3) + IPH2 (h=3) + IPH3 (h=3)

Quelle précision apporte la NFC 15-100 sur la section des câbles . . . . . . . . . neutre lorsque les appareils alimentés produisent des courants harmoniques importants.

AMPLITUDE (A)

Rang desharmoniques0 1 2 3 4 5 6 7

2

1

0.56

Les harmoniques communs aux phases et au neutre sont les harmoniques de rang 3.

C4-4:

C4-4: /0.5

C2-9:

C2-9:

C2-5:

Lorsque les appareils alimentés produisent des courants harmoniques importants, la section duconducteur neutre ne doit pas être inférieure à celle des conducteurs de phase, même si lespuissances des appareils alimentés sont également réparties sur les différentes phases.

0.56 A = 0.176 A + 0.176 A + 0.176 A

C4-4:

- tp - les harmoniques. · l’appareil de mesure à utiliser est une pince ampéremétrique....

Documents