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

Documents ressources pour cette partie : 
Notice d'utilisation de l'oscilloscope
Prise en main du malaxeur
 
    Le moteur du malaxeur possède trois phases, qui sont couplées en triangle (figure ci-contre). Chacune de ces phases est donc :
        - alimentée par une tension composée, somme de deux tensions simples ;
        - traversée par un courant de phase, somme de deux courants de ligne.

    Il va falloir instrumenter le malaxeur afin de visualiser les tensions composées en sortie du variateur et un courant de ligne.
    Les grandeurs à mesurer sont les trois tensions composées U12, U23, U23 et le courant de ligne I1.
Question 1
     Mettre  le système hors tension.
     Connecter l'oscilloscope de la façon suivante :
        * Voie 1 pour la mesure de tension. Par exemple pour la tension composée U12=V1-V2  :"+" relié à la borne U1, et le "-" à la borne V1.
    Le respect des sens des tensions est important pour la suite du TP    
        * Voie 4 pour la mesure du courant : adaptateur BNC, avec la pince ampèremétrique entourant la boucle de sortie du variateur (Photo ci-contre). 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 :
        * les fréquences des signaux ne dépasseront pas 6 Hz,
        * la valeur efficace de la tension ne dépassera pas 20 V,
        * la valeur maximal du courant de ligne ne dépassera pas 800 mA lors d'un essai à vitesse de malaxage maximale (vitesse 3),
        * on souhaite afficher deux périodes des signaux sur l'afficheur de l'oscilloscope.
    Régler l'oscilloscope en fonction des résultats précédents.

   Appeler le professeur pour la validation du montage et des réglages.
 Question 2
    Mettre le système sous tension. L'ensemble des essais se mènera à vitesse 3.

    Visualiser 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.

    Mesurer le déphasage du courant de ligne I1 par rapport à la tension composée U12.
 Question 3
    Arrêter le malaxeur (vitesse 0).
    Connecter l'oscilloscope à la tension composée U23 puis mettre le malaxeur à vitesse 3.
    Mesurer le déphasage du courant de ligne I1 par rapport à la tension composée U23.
    Répéter ce protocole avec la tension composée U31. 


B.2.4 Caractéristiques fréquentielles des signaux

    Les tensions délivrées par le variateur ne sont en réalité 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 4
    Arrêter le malaxeur (vitesse 0).
    Régler la base de temps de l'oscilloscope sur 50 μs/div et la sensibilité verticale sur 100 V/div.
    Mettre le malaxeur à vitesse 3 et observer la forme du signal.

    Commenter la forme du signal.
    Mesurer la période du phénomène observé, et en déduire sa fréquence.
 Question 5
    Cocher l'option "FFT" de l'oscilloscope, et régler la base de temps de façon à visualiser le spectre à une échelle de 6.25 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 12.5 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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