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ce blog est à vocation informative et éducative sur les sciences physiques en particulier et sur les autres sciences en général...il ouvre des pistes de réflexion, fournit des explications à la demande, propose des solutions...
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Mardi 30 janvier 2007
par jean marie bourven publié dans : i-e 4: Licence Pro ATC TECAME IUT de Blois OPTIQUE

LP ATC TECAME: quasi sténopé en condition nocturne

Afin de terminer cet enseignement universitaire sur la théorie et la pratique de la prise de vue je vous fais en cadeau la publication d'un quasi- sténopé très longue pose réalisé en condition nocture (éclairage extrèmement faible, ici une chandelle et un fond lumineux opalin très distant ) .

le cliché est réalisé aux limites extrêmes de la prise de vue numérique: diaphragme 29 et pose 32 secondes grain équivalent 100 ASA



l'ensemble prend une allure de toile hollandaise 17 ième siècle, le fond noir permettant de faire ressortir l'éclairage extrêment faible de certains détails tout en conservant leur finesse ( effet de contraste)

Voilà chers étudiants, une année se termine, je vous souhaite bonne chance et ...que la lumière continue à éclairer les belles choses de votre esprit  (c'est un peu le message de la photo !)

                                 à bientôt peut-être Jean Marie Bourven
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Dimanche 28 janvier 2007
par jean marie bourven publié dans : i-e1-c: BTS MAI

BTS MAI: onduleur


Présentation volontairement simplifiée de l'onduleur en pont destinée aux BTS MAI

Afin d'alimenter les moteurs à courant alternatif par une (ou trois en triphasé ) tension(s) sinusoïdale(s) sans faire appel au réseau EDF, ou pour disposer d'une source de tension à fréquence variable, il faut utiliser un onduleur.

Le principe de l'onduleur réside en une conversion continu-alternatif.

Une source de tension constante E reliée à un dispositif d'interrupteurs commandés est par définition une hacheur ou un onduleur.

Si la tension de sortie de ce dispositif reste de signe constant, avec un rapport de cycle variable, c'est un hacheur, si la tension de sortie du dispositif est une tension à alternance de signe, c'est un onduleur.


Un onduleur  monophasé est constitué par 8 commutateurs de courants placés en Pont PD2

soit: -   4 interrupteurs à amorçage- blocage commandés à une période T, fonctionnant en simultané sur chaque diagonale du pont, mais par alternance de demi-période.

       -  4 diodes de récupération si la charge peut rendre de l'énergie électrique lorsqu'elle n'est plus alimentée ( comme les charges inductives: bobines, enroulements moteur statoriques )

figure et principe de fonctionnement sur la figure ci-dessous, où la charge est une bobine réelle (r;L) :



Les interrupteurs commandés passent de l'état bloqué (b) à l'état passant (a) aux instants tau et tau + T/2  où T est une période constante.

4 phases sont représentées sur mes schémas, et se déroulent ainsi:

A: de tau à T/2  --> amorçage de deux interrupteurs en diagonale 1 2' , mise sous tension E de la charge ( ici un enroulement rL )
B: de T/2 à tau + T/2 --> blocage de ces interrupteurs, décharge de l'enroulement dans les diodes de la diagonale croisée 2 1'
C: de tau+T/2 à T --> amorçage de deux interrupteurs en diagonale 1' 2 , mise sous tension E de la charge.
D: de T à tau + T ( soit aussi de 0 à tau retrospectivement si on considère le cycle sans début ni fin) blocage de ces interrupteurs, décharge de l'enroulement dans les diodes de la diagonale croisée 1 2'

Il faut étudier avec soin les sens et signe des tensions et courants aux bornes de la charge, ainsi que le signe de leur dérivée ( croissance et décroissance de i en particulier ).

Enfin, en terme d'énergie et de puissance:

Les phases représentées en rouge correspondent à une puissance positive p = u i > 0 aux bornes de la charge, en bleu à une puissance négative p = ui < 0

Un tel onduleur permet de polariser un moteur asynchrone ( ou un moteur synchrone) en tension statorique alternative à partir d'une source de tension continue .

Les phases dites de charge A et C correspondent à une consommation d'énergie électrique par le moteur, déchargeant la batterie. Le moteur y est donc récepteur.

Les phases dites de récupération B et D correspondent à une fourniture d'énergie électrique par le moteur à la batterie. Le moteur y est donc générateur.

Cas prticulier des onduleurs triphasés

En régime triphasé, le principe de l'onduleur reste le même, excepté qu'il y a 3 phases et que cela conduit à des schémas plus lourds.

Ainsi:



Problème des harmoniques:

que ce soit en mono ou en triphasé, se pose le problème des harmoniques présentent dans le signal de tension u(t).

le calcul de Fourier montre que la tension échelon périodique, symétrique en temps ( par rapport à T/2)  et en  valeur algèbrique de tension ( -E ,+ E pour faire simple) se développe sur une fonction du type " harmoniques sinus ordre impair "

u(t) = 1,3 E sin( wt ) + 0,63 E sin( 3wt) + 0,42 e sin ( 5wt)+ ...+ 4E / (pi n) sin( nwt) + ...

où n est un nombre impair et  w = 2pi/T est la pulsation de l'harmonique fondamentale nombre fixé par la fréquence des commandes a et b des interrupteurs commandés.

Comme on le constate, un harmonique de rang 3 et un de rang 5 apparaissent de façon importante dans le résultat.

Afin d'épurer au mieux la tension u en tension fondamentale ( ou presque ), c'est à dire  de sélectionner une tension  alternative en sin (wt) , on procède à la commande dite décalée des interrupteurs du pont.

à suivre ...

je vais traiter l'onduleur décalé dans un nouvel article
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Dimanche 28 janvier 2007
par jean marie bourven publié dans : i-e1-a: Bac STI Génie Mécanique

TSTI Génie Mécanique publication de la correction

la correction du DM "Travaux de synthèse sur la Machine à Courant Continu"  est en ligne...bonne étude et bonne révision  jmb
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Dimanche 28 janvier 2007
par jean marie bourven publié dans : i-e1-a: Bac STI Génie Mécanique

TSTI Génie Mécanique DM de révision Machine à Courant Continu

Machine à Courant Continu: voici le texte du DM remis au dernier cours

A)  MOTEUR


1) 
Fi = flux magnétique venant de l'inducteur unité: en  weber Wb
r = résistance interne de l'induit ( rotor ) unité :   en ohm
E = fem induite par la rotation du rotor dans le flux inducteur unité:  en volt V
Uo = tension ( ou ddp ) appliquée aux balais ( frotteurs ou charbons)  de l'induit par la source de polarisation en V
I = intensité absorbée par l'induit et à l'origine des forces de Laplace par interaction avec le champ magnétique inducteur  en A

2) pas de question 2

    posons oméga = W  ( pas de lettres grecques disponible sur overblog)

3) Uo = E + rI donne  Uo = K Fi W + r Cem/ K Fi

4) si Cem est une constante alors la courbe W en fonction de Uo est une droite du type y = ax + b  avec:

     y = W   x = Uo     a = 1/ KFi  et  b = - r Cem /  ( KFi ) ²



5)   Ud correspond à la tension pour laquelle W = 0  soit Ud = r Cem/ KFi 

       A.N:     Ud = 0,5 x 20 / ( 20 x 0,05 )  = 10V

6)  Pa = UI  et  I = Cem / KFi = constante = 20A 

a)  au démarrage   Pa = UdI  = 10 x 20 = 200 W   mais Pem = EI = 0 car E = 0 à l'arrêt ( W = 0 ! )

b) si la charge est entraînée à n = 20 tr/s en bout d'arbre la fem vaut E = K Fi W = K Fi 2 pi n

   E = K Fi W = K Fi 2 pi n = 125,6 V      I = Cem / KFi = 20A

   Uo = E + rI = 125,6 + 0,5 x 20 = 135,6 V
 
   Pa = U I   A.N.:   Pa = 135,6 x 20 = 2712W   Pem = 125,6 x 20 = 2512 W

c) au démarrage la surventilation est nécessaire pour évacuer les 200W d'échauffement de l'induit
( rI² représente les pertes de cuivre)   ... lorsque le moteur est à l'arrêt cette ventilation ne peut pas être assurée par le moteur lui-même, il faut donc que de l'air  soit injecté par un ventilateur auxilliaire ( Ventilation dite Forcée: VF )

7) le rendement mécanique apparaît comme le rapport  éta' = Cu / Cem = 0,95
    connaissant Cem on obtient donc Cu = 0,95 Cem = 19 N.m

    la puissance en bout d'arbre vaut Pu = Cu W   et W = 2 pi n car n en rad/s

    soit Pu = 19 x 2 x pi x n = 2386 W

    le rendement vaut ainsi   éta = 2386 / 2712 = 0,88

8) les dispositifs pour faire varier Uo sont:

- potentiomètre ( problèmatique car la commande est peu fiable en raison de la nonlinéarité du diviseur de tension lorsqu'il débite du courant dans le moteur)
- le rhéostat en série
- le redresseur commandé comme le Pont PD2 mixte ( TH1D'1TH2D'2)
- le hacheur, très adapté à une commande affine  en vitesse





B) Générateur

la machine est la même que dans le A donc les constantes aussi : K Fi et r
elle est entraînée à  500 tr/min  par un moteur auxilliaire
( attention la valeur initiale était écrite 600 tours, je l'ai modifiée)

1) K1 fermé K2 ouvert : le générateur ne débite aucun courant, donc le voltmètre mesure la tension à vide c.a.d. la fem  E = KFiW

2) K1 fermé, K2 fermé le voltmètre mesure U = E -rI = RchI = 50V  et l'ampèremètre mesure I = 5A

    Rch = U / I = 50/5 = 10 ohm  
    Pu = RchI² = 10.5² = 250W

    Pa = EI  
    mais que vaut E ?   posons  E = KFiW avec K = 20  Fi = 0,05 Wb  et  W = pi.n / 30 car n en tr/min
    on trouve E = 20 x 0,05 x pi x 500 / 30 ~ 52,5 V

    donc Pa = 52,5 x 5 = 262 W     rendement éta = Pu / Pa = 250 / 262 ~ 0,95

3) si l'on double la vitesse de rotation, la fem  est doublée ce qui entraîne un doublement du courant débité I
 

 E' = 105 V     I' = 105 / ( 0,5 + 10) = 10 A    le rendement devient P'u / P'a = RchI² / EI = 1000/ 1050 = 0,95

donc avec, par contre, peu de variation du rendement.

C)   Hacheur

soit Uo la tension appliquée  en amont du hacheur et Um la tension aux bornes du moteur

lorsque le hacheur est fermé on a  Um = Uo , et la bobine se charge en courant...et lorsque le hacheur est ouvert, la bobine débite débite son courant dans le moteur, la diode assurant une tension de court circuit = 0  donc Um = 0

ainsi Um oscille entre deux états: Um = Uo  ou Um = 0

a étant le rapport de cycle, par calcul intégral on obtient <Um> = a.Uo 

tenant compte de la caractéristique de l'induit Um = K Fi W + ri  on obtient en valeurs moyennes:

<Um> = KFi <W> + r < i >   soit  < W > = aUo - r < i>

en supposant <i> constante, on voit ainsi que W varie comme une fonction affine de a

                                                                                                  sauf erreur ou omission  jmb
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Dimanche 28 janvier 2007
par jean marie bourven publié dans : i-e1-c: BTS MAI

BTS MAI: correction puissances triphasée exercice 2 corrigé

Exercices puissance en triphasé: la correction de la dernière partie est en ligne
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