Électrotechnique - étalonnage de différents plans de charges

Résumé du document

Notre manipulation a pour objectifs d'étalonner différents plans de charges à l'aide des mesures de puissances et d'augmenter le facteur de puissance de circuits passifs. Considérons un circuit passif ne contenant que des résistances, des inductances et des condensateurs, alimenté d'une tension ut=U2cosωt et traversé par un courant it=I2cosωt-φ tous deux sinusoïdaux (φ étant le déphasage entre courant et tension), tel que représenté à la figure 1. Le diagramme vectoriel correspondant est représenté fig. 2.

Ayant effectué toutes les mesures et les calculs qu'il fallait, nous nous sommes tout d'abord rendu compte que le facteur de puissance augmente effectivement lorsqu'on ajoute une résistance pure à un circuit inductif. D'autre part les capacités nous ont aussi permis d'améliorer ce facteur de puissance tant que les conditions de branchement étaient similaires. Ainsi, nous avons pu vérifier la théorie.

Cependant, rien n'exclut qu'une erreur de manipulation ait été possible et soit à l'origine de certaines aberrations, car aucun relevé de mesure ne peut être parfait. À partir de ce dernier on obtient les formules caractéristiques suivantes :
cosφ=RZ ; sinφ=Lω-1CωZ ; Z=R2+Lω-1Cω2 (Avec ω=2πf).

Extraits

[...] D'autre part on trouve de très petites valeurs du facteur de puissance. Vu les valeurs de la résistance cela est tout à fait normal car on d'après les formules établies : cosφ=PP2+Q2 =11+Q2P2 et donc plus la résistance est petite, plus la puissance active l'est et plus le rapport Q2P2 est grand ,d'où la faible valeur du facteur de puissance. Cela justifie assez le fait qu'on rencontre toujours dans les circuits pratiques une résistance pure en série avec la self, la résistance interne de cette dernière étant généralement faible. [...]

[...] Etalonnage des plans de charge 1. Plan de charge selfique -Resistance interne A l'aide du multimètre on relève la résistance interne r du plan de charge selfique au fur et à mesure que l'on règle sa puissance nominale PL. Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau suivant : On constate qu'au début la résistance interne diminue tandis que la puissance nominale augmente, mais lorsqu'on atteint 1500W la résistance se met plutôt à augmenter puis diminue à nouveau pour les 2 dernières valeurs(cependant elle tourne autour de15Ω). [...]

[...] L'hypothèse selon laquelle le plan de charge capacitif a été défaillant pourPC=100% n'est plus valide. On peut seulement dire que les écarts sont dus au fait que les conditions n'étaient pas les mêmes. b. Montage à deux capacités Les montages et les tableaux de mesures sont les suivants, les modes opératoires restants les mêmes : -Montage série - Montage Le facteur de puissance est amélioré dans le deuxième cas mais pas dans le premier. Le deuxième montage est donc meilleur. [...]

[...] Conclusion Ayant effectué toutes les mesures et les calculs qu'il fallait, nous nous sommes tout d'abord rendu compte que le facteur de puissance augmente effectivement lorsqu'on ajoute une résistance pure à un circuit inductif. D'autre part les capacités nous ont aussi permis d'améliorer ce facteur de puissance tant que les conditions de branchement étaient similaires. Ainsi, nous avons pu vérifier la théorie. Cependant rien n'exclu qu'une erreur de manipulation ait été possible et soit à l'origine de certaines aberration, car aucun relevé de mesure ne peut être parfait. [...]

[...] Remarque : Si on n'a que des résistances, alors φ=0 et P=UI. Puissance réactive Q et puissance apparente S Puissance réactive :Q=UIsinφ (VAR). Puissance apparente : S=UI (VA). (Remarque et On défini le Diagramme de Puissance par le schéma suivant : Fig.3 : Diagramme de Puissance On a alors : S2=P2+Q2 et cosφ=PS cosφ=PP2+Q2 ; de plus : tanφ= QP Bilan de puissance et amélioration du facteur de puissance En se référant au triangle des puissances, l'hypoténuse S mesure la puissance apparente fournie à la charge du système de distribution et le coté P mesure la puissance utile délivrée à la charge .Par conséquent, il est souhaitable que S soit aussi voisine de P que possible, c'est-à-dire que l'angle φ soit cosφ 1. [...]