Caractéristiques d'une tension alternative
Déterminer pour la tension ci-contre les caractéristiques :
- Période
- Fréquence
- Valeur maximale de la tension
- Valeur efficace de la tension
- Période : on observe qu'un motif dure 2 divisions (deux gros carreaux) donc 2 x 500 µs = 1000 µs = 1 ms
- Fréquence : f = 1/T = 1/(1.10–3s) = 1000 Hz ou 1 kHz
- Valeur maximale de la tension : On mesure 3,6 Div donc 3,6 x 2,0 V = 7,2 V
ATTENTION ! chaque division est découpée en 5 intervalles, donc un intervalle vaut 0,2 Div
- Valeur efficace de la tension : Ueff = Umax / √2 = 5,1 V
Lois et conventions
Données :
Tensions : U_{E1}=9,0 V ; U_{E2}=15,0 V ; U_{DN}=10,0 V
Intensités : I_1=21,4 mA ; I_3=19,0 mA ; I_6=-0,6 mA
Reproduire le schéma sur une feuille puis répondre aux questions.
1. Représenter le courant I1 dans le fil entre R1 et A de façon à ce qu'il soit positif.
2. Représenter les flèches de tension :
- U_{DN}
- U_{E1} pour qu'elle soit positive
- U_{R1} pour qu'elle soit positive
3. Ecrire la loi des mailles pour la maille BNDCB
4. En déduire la valeur de U_{BC}
5. En choisissant correctement les mailles, déterminer les valeurs de U_{AM} et U_{AD}
6. Calculer les intensités I_2, I_4 et I_5 en précisant les lois des nœuds utilisées.
1. Le courant "part" du + du générateur vers R1.
2. Pour représenter les tensions :
- La tension UDN est représentée par une flèche allant de N à D.
- La tension aux bornes de E1 est positive si la flèche est vers le +.
- La convention récepteur pour R1 doit opposer la tension au courant I1
3. U_{BN}+U_{ND}+U_{DC}+U_{CB}=0
4. D'après la question précédente : U_{BN}+U_{ND}+U_{DC}=U_{BC} donc U_{BC}=15,0-10,0+0=5,0 V
5. On trouve U_{AD} en utilisant la maille ADNBA
U_{AD}=5,0 V
On trouve U_{AM} en utilisant la maille ABCMA
U_{AM}=-4,0 V
6.
La loi des nœuds en A donne I1 = I2+I3 donc I2 = 2,4 mA
La loi des nœuds en D donne I6 = I2+I5 donc I5 = -3,0 mA
La loi des nœuds en B donne I3 = I4+I5 donc I4 = 22,0 mA
Type bac : la tension en France
La qualité de l'électricité mise à disposition en France est capitale pour la durée de vie des équipements et leur fonctionnement. On entend par qualité les facteurs suivants :
- La continuité de la distribution : l'électricité doit être accessible tout le temps et les coupures les moins nombreuses possible.
- Les caractéristiques de la tension délivrée : cette tension doit correspondre à un standard et subir le moins possible de variations afin que les appareils puissent fonctionner "normalement"
- Le service : on entend par là les relations avec le gestionnaire du réseau.
C'est au gestionnaire du réseau de garantir la qualité de l'électricité fournie. Pour cela des textes législatifs imposent certaines normes et conditions pour la distribution de l'électricité. Il peut aussi y avoir des clauses particulières dans certains contrats. Dans le cas d'évènements particuliers (tempêtes etc.) la responsabilité du gestionnaire peut tout de même être engagée si des manquements étaient constatés.
Principales perturbation du réseau électrique
Norme EN 50160 régissant les caractéristiques de la tension délivrée au grand public
Questions :
- Rappeler les valeur de fréquence et de tension efficace dans les prises électriques en France.
- Un radio réveil utilise le nombre de maximums de la tension pour mesurer le temps écoulé.
- Combien de pics devrait-il mesurer en 24 h ?
- Si la fréquence varie de ±0,5 Hz quelle variation de durée cela représente-t-il au cours d'une journée ?
- Si ce radio réveil est utilisé aux USA où la fréquence vaut 60Hz, quelle "erreur" va commettre le radio réveil chaque jour ?
- Quelle est la limite de surtension autorisée dans la majorité du temps ?
- Pourquoi une surtension peut-elle être problématique ?
- Expliquer en quelques lignes pourquoi il est important de normaliser la tension du réseau de distribution.
- Donner deux exemples de problèmes liés à une mauvaise qualité de la tension distribuée.
- Quelles sont finalement les qualités attendues pour la tension du secteur ?
1. Le générateur E1 provoque le courant I1 : le courant "part" donc du + de ce générateur.
2. Pour représenter les tensions :
- La tension U_{ND} est positive (voir données) et R3 est un récepteur donc U_{ND} doit s'opposer au courant qui sort de la borne + du générateur E2.
- On respecte la convention générateur pour E2
- La convention récepteur pour R1 doit opposer la tension au courant I1
3. U_{BN}+U_{ND}+U_{DC}+U_{CB}=0
4. D'après la question précédente : U_{BN}+U_{ND}+U_{DC}=U_{BC} donc U_{BC}=-9,0+13,3+0=4,3 V
5. On trouve U_{AD} en utilisant la maille ADNBA
U_{AD}=4,3 V
On trouve U_{AM} en utilisant la maille ABCMA
U_{AM}=-4,7 V
6. La loi des nœuds en B donne I3 = I4+I5 donc I4 = -50 mA
La loi des nœuds en A donne I1 = I2+I3 donc I2 = 27,1 mA
La loi des nœuds en D donne I6 = I2+I5 donc I6 = 71,4 mA
