TP : Puissance en alternatif

Objectif de la séance

  • Lier la puissance consommée à la tension et l'intensité traversant le dipôle.
  • Confronter les résultats à la relation en courant continu

TP : Puissance électrique

Montage

  • Réaliser un montage constitué d’un générateur de tension alternative 6V alimentant une lampe (6V ; 0,35W).
  • Placer la pince ampèremétrique de façon à mesurer l'intensité dans le circuit (on place la pince autour d'un enroulement de 10 fils, voir la remarque pour la raison de cette façon de faire).
  • Relier la carte d'acquisition de façon à mesurer la tension délivrée par le générateur et la tension de sortie de la pince ampèremétrique.
  • On paramètre le logiciel de la carte de façon à mesurer sur une durée de 1s.
Remarque

La pince ampèremétrique mesure l’intensité circulant dans le fil autour duquel est est placée. Comme tous les capteurs, elle donne en sortie une tension qui représente ce qu'elle a mesuré. La pince prise pour exemple (photo ci-contre) donne une tension de sortie de 100 mV lorsqu'elle mesure 1A.


Afin de simplifier la lecture, on enroule le fil de façon à ce qu'il passe 10 fois dans la pince. On mesurera ainsi 10 fois plus que l'intensité circulant effectivement dans le fil. Du coup, quand la pince indiquera 100mV cela veut dire qu'il passe 1A dans la pince soit 100mA dans le fil.


La conversion est alors simplifiée : 100 mV représente 100 mA (ou 1 V pour 1 A).

pince ampèremétrique

Mesures

Pour la tension entre les bornes du générateur on cherchera à déterminer:

  • la valeur maximale
  • la valeur efficace
  • la période
  • la fréquence

Exploitation des mesures

A l’aide du logiciel Regressi :

  • Créer la variable puissance : p=u*i
  • Représenter la puissance p=f(t).
  • A l'aide de la fonction A=aire(p,t) calculer l'aire de 

Ce logiciel permettra de calculer l'aire sous la courbe.

Déterminer la valeur moyenne de cette puissance sur une période :

  • En mesurant l’aire entre la courbe p(t) et l’axe des abscisses
  • Par symétrie
  • En calculant le produit de Ueff et Ieff.

Conclure

Activités

Puissance et énergie

Ci-contre l’énergie consommée par un appareil d’éclairage dans une habitation.

Questions :

  • Indiquer sur le graphe quand l’appareil est à l’arrêt.
  • Calculer la puissance des différentes phases de fonctionnement
  • Représenter la p(t) sur le graphe.
  • Calculer la puissance moyenne sur une journée

CORRECTION

1. Lorsque l'appareil est à l'arrêt l'énergie reçue ne varie plus. Il y a donc deux phases d'arrêt : de 6h à 12h et de 18h à 24h.


2. La puissance moyenne est le quotient de l'énergie reçue par le temps :

  • De 0h à 6h : P = 24 (kW.h) / 6 (h) = 24 kW
  • De 12h à 18h : La puissance est la même que la précédente puisque la pente de la droit est la même, on peut aussi faire le calcul qui donne P = (48-24) / (18-12) = 24 kW
  • Quand la droite est horizontale la puissance est nulle puisque l'appareil ne reçoit pas d'énergie. 

3. En rouge est représentée p(t). Attention, les graduations de l'axe sont différentes de celles de e(t) !

exercice sur la courbe e(t)

4. Pour calculer la puissance moyenne on divise l'énergie reçue par la durée.

On trouve Pmoy = 48 / 24 = 2 kW

Attention, faire les moyennes des puissances ne fonctionne pas !

Utiliser un tableur

A partir des valeurs d'énergie consommée dans un bâtiment données dans le tableau ci-dessous :

  • Calculer les puissances mises en jeu au cours des 9 heures de fonctionnement.
  • Calculer la puissance moyenne consommée pendant l’intervalle 0-9h.
  • Peut-on en déduire quel type d’abonnement il faudra souscrire chez le fournisseur d’énergie ?
énoncé de l'exercice puissance tableur

CORRECTION

1. Dans un tableur on calcule l'énergie reçue dans la tranche horaire en soustrayant la valeur de l'énergie reçue à la valeur de la tranche précédente. Pour avoir la puissance on divise par la durée (ici 1h pour chaque tranche). Le tableau excel est à récupérer dans les ressources.

tableur exercice sur les puissances

2. La puissance moyenne est le quotient de l'énergie reçue par le temps. Pmoy = 17032 (W.h) / 9 (h) = 1,9.103 W = 1,9 kW


3. Pour l'abonnement il faut être sûr de ne jamais disjoncter. La plus grande puissance utilisée valant 4,1 kW il faudra prendre un abonnement 6 kW (les abonnements étant des multiples de 3 kW).

Ressources

Resource 1

Télécharger l'installateur REGRESSI puis l'exécuter

Resource 2

Exercice : Utiliser un tableur

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