Exercice N°3 : électricité

Durée prévue : 1h00

Problématique :  Analyser, du point de vue énergétique, l’utilisation d’un produit industriel

Objectifs : Mise en œuvre de la notion de l'énergie électrique

Prérequis : Notions fondamentales sur l’énergie électrique

Modalités :  TD sous forme numérique (web)

 

Plan de l’exercice :

• I. Exercice sur le courant continu
  
• II. Exercice sur le courant alternatif

 

 

I. Exercice sur le courant continu

Nous allons travailler sur un kart électrique

 

Caractéristiques du moteur :

• continu (DC)
• 3,8kW
• 2600 tr/min
• 48V
• rendement : 0,81

 
1. A partir de vos connaissances (TP et cours), complétez la chaîne d’énergie (ou puissance) du kart électrique :

 

2. Calculez la puissance électrique absorbée par le moteur à pleine charge.

 
3. Calculez le courant consommé lorsque le moteur est à pleine charge

 
4. Changement de la vitesse du moteur
        4.1. De quoi dépend la vitesse d’un moteur à courant continu ?

       4.2. Complétez le tableau suivant :

    

Tension (V)	0	12	24	36	48
Vitesse (tr.min-1)

 

 

Nous allons maintenant travailler sur la manière de changer la tension du moteur

Le convertisseur qui permet de modifier la valeur moyenne de la tension continue s’appelle un hacheur

 
Un oscilloscope est placé en sortie du hacheur afin de visualiser la tension obtenue (amplitude: 1 carreau = 16V, base de temps : un carreau = 0,01sec)

 

 

5. Calculez, pour chaque réglage du hacheur :

• le rapport cyclique du signal (en valeur et en pourcentage)
• la tension moyenne obtenue
• la vitesse du moteur

Réglage N°1 :

 

Réglage N°2 :

 
Réglage N°3 :

 
Réglage N°4 :

 

 

II. Exercice sur le courant alternatif

 

L’alimentation de notre installation sera réalisée à partir d’une batterie et d’un onduleur

1. Quel est le rôle du convertisseur appelé « onduleur » ?

 
2. Complétez le schéma de principe de notre alimentation:

 

 

On mesure :

• Tension entrée onduleur (sortie batterie) : U_B = 11V
• Courant en entrée onduleur : I_B = 10.25A
• Tension en sortie de l’onduleur : U_U = 220V
• Courant en sortie de l’onduleur : I_U = 0.6A
• Cos ρ=0,76

 

3. Calculez la puissance électrique fournie par la batterie

 
4. Calculez la puissance électrique fournie par l’onduleur

 
5. Calculez le rendement de l’onduleur

 

 

 

On place un oscilloscope après l’onduleur, du côté utilisateur. On relève la courbe suivante :

réglages de l’oscilloscope :
• amplitude : 1 carreau = 100V
• base de temps : un carreau = 5ms

 
6. Calculez (mesurez) la valeur max de la tension

 

7. Calculez la valeur efficace de la tension

 
8. Calculez (mesurez) la période de la tension

 
9. Calculez la fréquence de la tension