TP REGIMES NON SINUSOÏDAUX
Étude de l'onduleur - Activités des
expérimentateurs
Mise en situation et objectifs
L'onduleur du variateur a pour fonction de délivrer trois tensions
composées sinusoïdales dont la fréquence et la valeur efficace sont
réglables. Le
chef de projet calcule les déphasages entre ces tensions composées et un
courant de ligne. Les modélisateurs simulent le comportement de l'ensemble
{variateur+moteur}.
Il
faudra dans cette partie visualiser et mesurer certaines
caractéristiques des tensions délivrées par l'onduleur et du courant
de ligne consommé par le moteur.
Remarque
: pensez à afficher l'oscilloscope sur un ordinateur et à faire des
copies d'écran
B.2.3
Déphasages entre tensions composées et courant de ligne
Le moteur câblé sur le banc possède trois phases, qui sont couplées en
étoile (figure ci-contre). Chacune de ces phases est donc alimentée par
une tension simple et traversée par un courant de ligne.
L'onduleur fournit des tensions composées, et vous allez dans cette
partie visualiser les tensions simples et composées, ainsi qu'un courant
de ligne, de façon à identifier les déphasages entre chacune de ces
grandeurs.
Il va falloir instrumenter le banc afin de visualiser les tensions en
sortie du variateur et un courant de ligne.
Les grandeurs à mesurer sont les tensions simples VU
et VV,
la tension composée UUV
et le courant de ligne
IU.
Question
1
Mettre
le système hors tension.
Connecter
l'oscilloscope de la façon suivante :
* Voie 1 pour la mesure de la tension composée UUV=VU-VV
:"+" relié à la borne U, et le "-" à la borne V.
* Voie 4 pour la mesure du courant : adaptateur BNC, avec la
pince ampèremétrique entourant le câble de la phase U. La pince
ampèremétrique sera réglée sur la sensibilité 100 mV/A.
Calculer les sensibilités verticales et la base
de temps de l'oscilloscope, sachant que :
* la fréquence du signal est égale à 25 Hz,
* la valeur efficace de la tension simple est égale à
115 V,
* la valeur maximal du courant de ligne ne dépassera pas 1 A
lors d'un essai à vide,
* on souhaite afficher deux périodes des signaux sur
l'afficheur de l'oscilloscope.
Régler l'oscilloscope en fonction des résultats
précédents. La tension sera réglée en mode continu, tandis que le
courant sera réglé en mode alternatif.
Ouvrir le
logiciel Labsoft, et afficher l'outil "Convertisseur de fréquence".
Suivre la procédure décrite dans le document de
mise en oeuvre du banc moteur, de façon à afficher sur le scope :
* le fondamental des tensions simples Vu et Vv en bleu et en
cyan,
* le fondamental de la tension composée Uuv en vert,
* le courant de ligne Iu.
Appeler
le professeur pour la validation du montage et des réglages.
Question
2
Mettre le système sous tension. Mettre
en route le moteur à l'aide de l'outil logiciel "Convertisseur de
fréquence".
Visualiser sur la fenêtre du
logiciel les deux tensions simples, la tension composée et le courant
de ligne.
Mesurer les déphasages entre :
* La tension simple Vv par rapport à la tension simple Vv,
* la tension composée Uuv par rapport à la tension simple Vu,
* le courant de ligne Iu par rapport à la tension simple Vu.
Comparer les déphasages de tension avec les
valeurs déterminées par le chef de projet.
Comparer le déphasage du courant avec les
valeurs simulées par les modélisateurs.
Visualiser à
présent l'allure des signaux sur l'oscilloscope. Quelle est
la forme globale de la tension composée et du courant de
ligne ?
Mesurer les caractéristiques suivantes :
* Valeur crête et période de la tension composée,
* Valeur crête du courant.
Fournir ces valeurs aux modélisateur.
B.2.4
Caractéristiques fréquentielles des signaux
Les tensions délivrées par le variateur ne sont pas sinusoïdales. Vous
allez à présent visualiser la forme réelle d'une tension composée, puis
visualiser le spectre de fréquence de cette tension.
Le reste des manipulations se fera exclusivement sur une tension
composée. Il est donc inutile de continuer à visualiser sur l'oscilloscope
le courant de ligne : décocher la voie 4.
Question
3
Régler
la base de temps de l'oscilloscope sur 50 μs/div et la sensibilité
verticale sur 100 V/div.
Commenter la forme du signal.
Mesurer la période du phénomène observé, et en
déduire sa fréquence.
Question
4
Cocher
l'option "FFT" de l'oscilloscope, et régler la base de temps de façon
à visualiser le spectre à une échelle de 2.5 kHz/div.
Relever l'allure du
spectre de fréquence de la tension d'entrée. Commenter
ce spectre, et en particulier :
* la fréquence du fondamental.
* les rangs des harmoniques
Régler à présent la la base de temps sur une
échelle de 62.5 Hz/div.
Relever l'allure du spectre, et le commenter.
Relever la valeur de ce nouveau fondamental.
Conclure sur ces résultats, en mettant
en particulier en évidence l'origine des deux fréquences
précédemment relevées.
Comparer l'ensemble de ces résultats
expérimentaux avec les travaux du chef de projet et des modélisateurs.
FIN
DE CETTE PARTIE
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