1 TP 2 2013-2014 DIPÔLES ÉLÉMENTAIRES EN RÉGIME SINUSOÏDAL PERMANENT (RSP) 3.2 Mesures de déphasage Objectifs du TP. • • 2 BTS ET-1 Lorsque 2 courbes de même forme et de même fréquence sont « décalées » dans le temps, on parle de déphasage : Etudier le comportement des dipôles R, L et C en RSP. Discuter la validité de la loi des nœuds en RSP Montage et paramètres de visualisation Les courants et les tensions sont en régime permanent car la valeur de U et de I sont fixes dans le temps. Le régime permanent intervient des que le régime transitoire est terminé. La pulsation et la fréquence sont liées par : ω=2 π f . R1 L1 C1 A Dans l'exemple, le déphasage peut être lu en plusieurs endroits : sur l'axe horizontal (entre 2 courbes « croissantes » ou « décroissantes ») ou entre les maximums. C'est cette dernière méthode que nous utiliserons pour mesurer le déphasage sur Psim. Psim sait repérer les maximums des courbes et donne la valeur du temps correspondant : on déduit Δ t . On trouve la valeur de déphasage Δφ= On souhaite les 2 premières périodes avec 1000ppp. Les paramètres de « simulation control » : Total time : 0,04 Time Step : 2E-5 3 Mesures 3.1 Mesures de valeur efficace : Utilisation de la fonction RMS sur le logiciel SIMVIEW, on remarque qu'il faut fermer cette fenêtre pour pouvoir changer les paramètres. Tp 04 10/11/14 Correc.odt Δφ = 360∗Δ t en degré T 2 π∗Δ t en radians T 4 Exploitation de la simulation 4.1 Etude de la résistance 4.1.1 Loi d’ohm valeurs efficaces : V =R I R Relation vérifiée : V =100V et valeurs instantanées Le déphasage est nul entre le courant (rouge) et la tension (bleue). I R=1A 1/3 IR BTS ET-1 TP 2 2013-2014 DIPÔLES ÉLÉMENTAIRES EN RÉGIME SINUSOÏDAL PERMANENT (RSP) Pour des fréquences inférieures à 100Hz, on peut écrire que l'impédance de la V /8 0 V =L ω . IL 4.3 Etude du condensateur 1.5 bobine est donnée par la relation : 1 0.5 0 Z L= Par les mêmes manipulations, on observe les résultats suivants : La tension est en retard sur le courant de 90° Pour des fréquences inférieures à 100Hz, on peut écrire que l'impédance du -0 .5 -1 -1 .5 0 0.0 1 0 .0 2 T im e (s) 0.0 3 0.0 4 R∗i R , la courbe est confondue avec celle de la tension 4.2 Etude de la bobine Si on affiche 4.2.1 5 Validité de la loi des nœuds 6 Valeur particulière V 1 = IC C ω La loi des nœuds n'est pas vérifiée en valeurs efficaces I ≠I R+ I C + I L Grâce au logiciel, on peut tracer la somme des courants en valeurs instantanées. Cette somme est confondue avec le courant fourni par le générateur : la loi des nœuds est valide en valeurs instantanées. Grandeurs instantanées V /80 ZC= condensateur est donnée par la relation : IL 2 1 En modifiant les valeurs des composants, il existe une valeur de L telle que, en valeur instantanée, i R=i =i R +i L+i C . Comme le montrent les courbes ci-dessous, i L +i C =0 . Cela veut dire que les courbes ont même forme, mêmes valeurs efficaces mais elles sont déphasées de 180°. 0 -1 IC -2 0 0.01 0 .02 T im e (s) 0 .0 3 0 .04 La tension et le courant sont sinusoïdaux et déphasés au cours du temps. La tension est en avance sur le courant de 90° 4.2.2 Relations entre tension et courant : impédance V/IL IL 1 0.5 0 Z L =L ω fréquence tension courant 25 100V 0.636 A 157 157 50 100V 0.318 A 314 314 100 100V 0,159 A 628 628 1000 100V 0.0244 A 4100 6283 Tp 04 10/11/14 Correc.odt -0.5 -1 0 0.01 0 .02 T im e (s) 0.0 3 0 .04 I C =I L ; soumis à la même tension, la 1 Z C =Z L soit =Lω Cω La condition pour obtenir ce résultat : condition pour les impédances est 2/3 BTS ET-1 TP 2 2013-2014 DIPÔLES ÉLÉMENTAIRES EN RÉGIME SINUSOÏDAL PERMANENT (RSP) A la fréquence de 50Hz, avec une valeur fixe de condensateur, on obtient la valeur de 1 l'inductance : L= C (2 π f )2 7 Valeur numérique dans notre cas : L = 0,5H. Vérification expérimentale Réalisation pratique de l'expérience. Câblage sur la table : utilisation d'une phase de l'alimentation triphasée variable. Rhéostat réglé à 100Ω à l'aide de l'Ohmmètre. Mise sous tension Mesures : donnez vos mesures Les mesures ne donnent pas exactement les valeurs obtenues par la simulation, cela peut provenir des valeurs des composants. Celles ci sont données avec une certaine tolérance : condensateur:1% Bobine 8% Pour la valeur L≈0,5 H on obtient I R= I 8 L'impédance de L ou C varie avec la fréquence. Cela peut entraîner des résultats surprenants : pour certaines valeurs particulières, la bobine et le condensateur « n'apparaissent » plus dans le montage, tout se passe comme s'ils n'existaient pas. Une recherche sur internet permet de mettre un nom sur ce phénomène particulier : c'est la résonance Conclusion En RSP, les dipôles R, L ou C sont linéaires (tension et courant ont mêmes forme et fréquence) z peut être le dipôle R ou L ou C La relation entre les valeurs efficaces est appelée impédance : Z= U I en Ohm On a obtenu les résultats suivants : Dipôle Résistance Bobine Condensateur Impédance R Lω 1 Cω Déphasage 0 u en avance de 90° sur i u en avance de 90° sur i Tp 04 10/11/14 Correc.odt 3/3