Les cahiers de l`instrumentation n°3 (1.18 mo)
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1. Le rem de le plus utilis consiste ins rer une batterie de condensateurs Diagramme quivalent ZI 1 jCo Il apporte une nergie r active oppos e celle des circuits inductifs donc l nergie r active totale diminue On peut donc essayer d apporter une solution sur notre support qu est le syst me de malaxage de sable La partie chauf fage ne pose pas de probl me mais la partie levage n cessite elle une correction par couplage de condensateur Vers 106 Vers le Neutre Vers L27 Vers L28 Vers L29 B3 8 3 condensateurs 20 pF 400 V A2 B7 2 Modifier l auxiliaire des contacteurs KM 21 et KM 22 par LA1 DN 22 sur sch ma ou LA1 DN 20 Vers 16 Lors de l essai r alis dans les m mes conditions que pr c demment Oscilloscope OX 8042 pince E3N on s aper oit que voir relev le courant est maintenant en avance sur la tension La compensation est trop importante Le circuit est devenu capacitif Les conditions de mesurage sont les L inconv nient de ce cas de figure est que cette surcom pensation peut introduire une auto excitation du moteur Dans ce cas une surtension peut appara tre aux bornes du suvames i n sagi Calibre tension moteur 2 3 fois sa tension d alimentation De plus certains 100 V par div pays autorisent bonifient ou interdisent le renvoi d nergie Calibre courant r active sur le r seau 0 5 A par div Les cahiers de 1 instrumentation n 3 Nov2. Les cahiers jde 1 instrumentation n 3 Novembre 2002 Depuis maintenant deux ans une quipe de professeurs m ne une action de r flexion et de r alisation d outils multim dia afin de r pondre aux probl mes rencontr s par les l ves des sections G nie Electrotechnique de l Acad mie de Ces outils sont essentiellement des simulateurs destin s s affranchir de contraintes techniques et environnementales li es au ph nom ne observ et ne remplacent jamais l exp rimentation pratique L outil logiciel intervient dans le seul but d appr hender un ph nom ne physique et d offrir une large possibilit de param trage Cet article est l aboutissement de notre r flexion et la description de certains des logiciels utilis s par nos l ves mise en uvre Une combinaison des deux situations d enseignement peut galement tre envisag e En dehors du laboratoire d lectrotechnique Les outils multim dia associ s des consignes pr cises de la part du professeur fournissent un acc s aux informations techniques des relev s de mesures en dehors du laboratoire Ils permettent des activit s de soutien et d approfondis sement De mani re pratique les simulateurs contiennent des textes de travaux dirig s et sont disponibles en acc s libre au Centre de Documentation et d Information du lyc e Exemples de quelques outils de repr sentations dynamiques d un signal La Mesure de TENSION L l ve
3. Poitiers Bertrand CHARIER Professeur de G nie Electrique Int r ts p dagogiques Lors d une s ance de travaux pratiques L utilisation d outils multim dia apporte un vecteur de communication suppl mentaire dans une phase d apprentissage et s int gre parfaitement aux activit s propos es dans les diff rentes zones de travail du laboratoire d lectrotechnique Ces outils interviennent aussi bien dans la phase de d cou verte d un probl me technique avant les exp rimentations figure 1 qu apr s dans la phase de synth se figure 2 La figure 1 montre une situation d enseignement o l l ve est amen utiliser le simulateur avant exp rimentation Cette organisation permet d affirmer le contexte de l activit propos e et de pr senter de mani re attractive le th me abord Contextualisation Exp rimentations UV Validation La figure 2 illustre une situation d ensei gnement o les activit s pratiques pr c dent l utilisation du simulateur Celui ci permet de v rifier les r sultats de l exp ri mentation et d en modifier facilement les param tres afin d en observer les influences sur le dispositif tudi Cette possibilit est rarement envisageable sur le dispositif physique par manque de temps dispositif grande inertie ou bien par difficult de Figure 1 Contextualisation ds UV Exp rimentations U lt Modification des param tres Validation
4. de 1 Le journal d informations pour l enseignement de Chauvin Arnoux et Metrix LE IRL sl 1 La pollution des r seaux N h hs Version 1 0 Novembre 2002 Le Club du Mesurage sommaire Universit Entreprise une vision commune de l excellence Le cursus de la premi re promotion du DESS Instrumentation physique chimique et bio m dicale de Paris XIL baptis e promotion Daniel Arnoux est une excellente illustration du d cloisonnement entre l universit et l entreprise La NF EN 18 310 en question Les volutions technologiques du mesurage Pollution des r seaux compensation d nergie r active Mettre en vidence les effets cons cutifs au fonctionnement d une installation consommant de l nergie r active Trouver une solution mat rielle pour att nuer ces effets et enfin cibler l incidence conomique Nicolas Gessen Les outils multim dia au service de la formation en lectrotechnique Sans jamais remplacer l exp rimentation pratique les outils multim dia notamment l outil logiciel permettent d appr hender un ph nom ne physique tout en offrant une large possibilit de param trage Bertrand Charier Reportage au Lyc e Martin Luther King Exploitation p dagogique des syst mes de levage Les cahiers de l instrumentation renseignements pratiques Si vous d sirez recevoir les prochains num ros et que v
5. Diffusion gratuite tous droits de reproduction r serv s Novembre 2002
6. s Le cas de la figure 23 ci contre montre 5 I N TS TS i un relais statique t le fonctionnement d un relais statique synchrone r4 NSA id al Il serait alors int ressant de faire 7 o o i l P quelques essais permettant de valider vm F zt cette hypoth se les performances du v NL ww AR Fermeture au z ro de tension aux bornes de l interrupteur PaE cr te secteur t l l i Fermeture au z ro de i relais statique synchrone permettent ee Vk tension aux bornes de o E 2x l int teur 4 un bien meilleur fonctionnement que le re Pda Z ro secteur i SO N I I V relais lectromagn tique et pr sentent Us o Hih g Pa i 2 P lt Pas de surintensit Ouverture une dur e de vie sup rieure Uc 5 a Me 1 au z ro de courant I technologie thyristor I I NN Na I i N fr NN P l di l di normal N Pas de p l dt l dt surintensit U t Sch ma de principe r aliser en atelier prototype Il est donc naturellement propos de r aliser dans l atelier prototype le c blage d un d marrage direct compens par une batterie de condensateurs pilot s par relais statiques synchrones afin de valider les hypoth ses pr c dentes et comparer les r actions du montage r el avec celles du montage parfait Les cahiers jde 1 instrumentation n 3 Novembre 2002 Les outils multim dia au service de la formation en lectrotechnique
7. circuit de levage 5 PUISSANCE REACTIVE L1 01 77 KVAR TENNONEJ 61 TAREN PUISSANCE REACTIVE L2 01 8 KVAR COURANT SYSTEME TRIPHAS 007 A PUISSANCE REACTIVE L3 01 77 KVAR COURANT LIGNE 1 07 8 A COURANT LIGNE 2 079 ENERGIE ACTIVE ACQ TRIPHAS UUUD2 1 KWN e COURANT LIGNE 3 072 A ENERGIE REACT INDUCT TRIPHA 0DDOD S kvanh ligne 0 78 A ENERGIE REACT CAPAC TRIPHA 00001 6 KVARh PAGT DE PUBS Bien nans ENERGIE ACTIVE CEDEE TRIPHAS UUU A KWh S 0 54 kVA N E DE RS e E ENERGIE REACT INDUCT TRIPHA 10000 8 kYARh FACT DE PUSS PHASE LI 0 248 ENERGIE REACT CAPAC TRIPHA400000 4 kVARH P ES 0 1 3 kW TRIPHAS COSO 0 316 See TORRE h PHASE Li COSG 0 319 THD TENSION LIGNE 1 0024 _ PHASE L2 CO89 4 311 THD TENSION LIGHE 2 002 2 Q ja 0 53 kvar PHASE L3 COS 317 PUISSANCE APPAR TRIPHAS 0054 KVA PUISSANCE APPAR L1 01 82 KVA PUISSANCE APPAR L2 1 83 KVA PUISSANCE APPAR L3 0182 KVA THD TENSION LIGNE 3 002 5 THD COURANT LIGNE 1 000 0 THO COURANT LIGNE 2 000 0 THD COURANT LIGNE 3 000 0 PUISSANCE MOYENNE 000 4 KW On note que le facteur de forme est cette fois ci proche de 0 25 Il est alors possible de v rifier le r sul tat par plusieurs moyens Le premier en utilisant une pince wattm trique du type MX 240 lors de la phase de mont e et toujours avec la boucle de courant I sur L29 et U sur L27 L29 Les cahiers de 1 instrumentation n3 Novembre 2002 Le nouveau mesur
8. est souvent confront au choix d un appareil de mesure ou au r glage d un appareil en fonction du signal mesurer Ce simulateur apporte une aide au probl me de la mesure d une tension et fait le point sur la mesure d une valeur efficace en fonction des indications port es sur l appareil par le fabricant La mesure d une tension l aide d un multim tre Erik ETIEN Bertrand CHARIER Acad mie de Poitiers Les diff rentes caract ristiques DC AC RMS et TRMS sont indiqu es simultan ment pour plusieurs allures de signaux signal continu signal sinuso dal AP las signal sinuso dal avec composante continue signal carr signal carr avec com posante continue Le simulateur dispose d un mode d emploi se et dune fen tre de d finitions o sont rappel es les m thodes de mesure pour chaque appareil ou positions du commutateur La partie sup rieure de l cran du simulateur offre le choix du signal visualiser L utilisateur param tre l amplitude du signal et le cas ch ant l amplitude de la composante continue Une repr sentation temporelle du signal ainsi param tr est affich e Toutes les informations donn es dans la partie inf rieure de l cran sont contenues dans cette repr sentation temporelle La partie inf rieure de l cran nous indique le r sultat de la mesure selon l appareil utilis ou bien selon la position du commutateur de l appareil Lorsque la me
9. mesure du d phasage entre courant et tension pour diff rentes phases de fonctionnement d marrage et r gime tabli mesure des puissances mises en jeu P Q et S CAL s lcaniers lie instrumentation AU La manipulation du C A 8334 est intuitive Les ic nes grav es sur les touches permettent d appeler la fonction choisie Le logiciel associ au Qualistar permet non seulement de visualiser mais galement de traiter ensuite les donn es acquises sur site En voici quelques illustrations OBSERVATION Parmi les quatre types d crans disponibles dans le mode Formes d ondes voici ce que l on peut notamment observer Diagramme de Fresnel exemple 1 D un simple coup d il il permet le contr le permanent des points suivants 1 L ordre des phases Une erreur de branchement sur le T P est directement constat e l cran Les couleurs des vecteurs correspondent celles des prises d tromp es tant en courant qu en tension 2 Le d phasage courant tension de chaque phase Permet d observer en temps r el les diff rents tats du syst me de levage d marrage moteur r gime tabli mont e en charge descente 3 Les d s quilibres ventuels en courants tensions les d calages de phase ainsi que l absence ventuelle de l une d elles 4 Le curseur vertical droite de l cran donne acc s d autres choix de mesure tensions compos es ten sions
10. simples 17 04 01 10 21 17 04 01 10 23 vho 31 5x 13x 3 06 314v 27v 12v 003 13 094 x 50 5 2 52e2e NBALANCE 45x RMS THD CF Mn ESE Exemple 1 Diagramme de Fresnel Exemple 2 Taux Harmoniques THD 50 00H 17 04 01 10 55 100 Les mesures r aliser doivent s adapter aux types de d marreurs mis en uvre sur le syst me de levage d mar rage direct d marrage par variation de vitesse Aussi les appareils de mesure doivent permettre de mesurer des valeurs efficaces RMS La plus value de l analyseur de r seaux lectriques Qualistar C A 8332 et C A 8334 est notable Gr ce son cran graphique il autorise la visualisation imm diate des courbes courant tension et puissance et donne alors une id e pr cise l utilisateur de la nature du signal en terme de qualit DIAGNOSTIC Parmi les cinq types d crans disponibles voici ce que l on peut observer Taux Harmoniques global THD exemple 2 Pour le contr le du taux d harmoniques global rang par rang et phase par phase en tension courant et puissance Permet aussi d analyser l influence des harmoniques sur l chauffement du neutre ou sur les machines tournantes Mode Puissance Energie exemple 3 Affichage des puissances c d es ou consomm es au niveau de l actif et des puissances r actives inductives et capacitives Les diff rences de mesures sont notamment sensibles sur le T P de levage selon
11. son sens de fonction nement mont e en charge ou descente Deuxi me ligne en haut affichage de la date et de l heure du d but et de la fin des compteurs d nergie Start et Stop Facteur de Puissance exemple 4 Sur cet cran on affiche pour les trois phases le facteur de puissance PF le cosinus et la tangente souvent souhait e par les enseignants de l lectrotechnique pl fin j D 3 1 353 3769 3 430 0000000 0000060 0006000 60 757 640 242 6 amp 0 120 0000000 60000000 0000000 0000000 0000000 0000000 1672 3796 3450 0000000 0000090 0000000 Exemple 4 Facteur de Puissance cos 4 Tan Exemple 3 Puissances Energies Les cahiers jde l instrumentation Gardons le Sourire E f ON LES Z ILS VONT N f POoURRIT TRE CONTENTS VRAIMENT MES L VES ICES PETITS 144 S es igp Tr Pafii aii Dans le prochain num ro l isolement Revue d informations techniques Directeur de la publication Le Club du Mesurage Jean Louis Gauchenot 190 rue Championnet R dacteur en chef 75876 PARIS Cedex 18 France Alain Kohler T l 33 1 44 85 44 20 Comit de R daction Fax 33 1 46 27 07 48 Etienne Chouquet Luc Dezarnaulds E mail info leclubdumesurage com Didier Villette Jean Wauters Web www leclubdumesurage com Coordination Rose Marie Berger Conception graphique r alisation Avana 33 2 38 77 88 88
12. D TENSION LIGNE 1 0027 0 542 THD TENSION LIGNE 2 40023 PHASE L3 COSO 0 091 THD TENSION LIGNE 3 002 PUISSANCE APPAR TRIPHAS 4001 0 KVA THD COURANT LIGNE 1 000 0 400 60 KVA THD COURANT LIGHE 2 000 0 0 63 kVA THD COURANT LIGHE 3 000 0 PUISSANCE APPAR L3 01 04 KVA PUISSANCE MOYENNE 000 0 KW I ligne 0 78 A La tension est proche de 400 V Le bilan des puissances donne ceci une fois divis par 10 S 0 557 KVA P 0 137 W Q 0 537 KVA ce qui donne cos P S 0 25 tre ins r es soit en aval de Q2 L21 L22 et L23 soit en aval de F2 L27 L28 et L29 Les relev s fournis par l analyseur effectuer la commande Ctrl_C dans le logiciel Power View et r cup rer la copie d cran dans un traitement de texte quel conque avec Ctrl_V permettent de mettre en vidence que le facteur de puissance du circuit r sistif figure 1 est proche de 1 mais aussi que celui du circuit inductif figure 2 relev pour une phase de mont e est de l ordre de 0 245 57 12 soit 75 ce qui est tr s peu e Fig 2 TENSION SYSTEME TRIPHASE 4032 V PUISSANCE ACTIVE TRIPHAS UU1 3 KW TENSION DE PHASE LIGNE LA 232 0 V PUISSANCE ACTIVE L1 0045 KW z 5 TENSION DE PHASE LIGNEL2 2324 V PUISSANCE ACTIVE L2 0044 KW TENSION DE PHASE LIGNELS 24 V PUISSANCE ACTIVE L3 U0AS KW Relev effectu dans TENSIONL1 L2 4024 V PUISSANCE REACTIVE TRIPHABE 005 3 KV TENSION L2 L3 103 0 V pores benne le
13. SE LIGNELA 235 3 V PUISSANCE ACTIVE L3 00 47 KW TENSION L1 L2 406 4 W 4 TENSION L2 L3 44067 V PUISSANCE REACTIVE TRIPHASE 001 0 KVAR Q 0 1 kvar PUISSANCE REACTIVE L1 00 35 KVAR TENGION L3 L1 HOTIN PUISSANCE REACTIVE L2 400 32 KVAR COURANT SYSTEME TRIPHASE 002 4 A PUISSANCE REACTIVE LI 00 33 KVAR COURANT LIGNE 1 002 3 A COURANT LIGNE 2 0024 A COURANT LIGNE 3 002 8 A FACT DE PUISS TRIPHAS 0 784 0 767 0 303 On note que le fac teur de forme est cette fois ci proche de 0 8 et que pour une puissance active identique les puis sances apparente et r active sont en nette diminution ENERGIE ACTIVE ACQ TRIPHAS 00002 4 kWh ENERGIE REACT INDUCT TRIPHA 00000 8 KVARI ENERGIE REACT CAPAC TRIPHAH00001 7 KVARN ENERGIE ACTIVE CEDEE TRIPHAS DDDD1 4 kWh ENERGIE REACT INDUCT TRIPHA 00000 86 kVARh ENERGIE REACT CAPAC TRIPHAS DDDDD 5 KVARN FACT DE PUISS PHASE LI 0 772 TRIPHAS COSA 40 974 a De PHASE L1 COSD PHASE L2 CO39 0 399 PHASE L3 COS 0 863 PUISSANCE APPAR TRIPHAS 001 7 kVA PUISSANCE APPAR L1 00 54 KVA PUISSANCE APPAR L2 00 57 KVA PUISSANCE APPAR L3 00 81 KVA 0 850 THO TENSION LIGNE 1 002 0 THD TENSION LIGNE 2 0017 THO TENSION LIGNE 3 0024 THD COURANT LIGNE 1 030 7 THO COURANT LIGNE 2 028 0 THO COURANT LIGNE 3 0323 PUISSANCE MOYENNE 000 0 KW Le courant est pass de 0 78 A 0 24 A n Il est noter que la d formation du courant obtenu apr
14. age permet donc de confirmer le r sultat obtenu car l ensemble des valeurs est tr s proche des pr c dentes pu a _ Ai D me epn OX 8042 sm melie sen nr j 7 amp g I E N st l L Pocus Wak Dora y ANAA Ce wry Y S S TME SE RE ee n S e P n neanoyt nune ky p J ce gt A b ExT O m ons sess miu save sasscor Li N ssessess O O OO F DIGITAL ANALOG DIFFERENTIAL OSCILLOSCOPE PR a a an _ j SONDE E Pour en avoir le c ur net il est ais de mesurer cet angle l aide d un oscilloscope de type OX 8042 La tension entre L28 et L29 est prise directement en mode diff rentiel et le courant l aide de la sonde de courant E3N de Chauvin Arnoux La mesure de l angle donne un peu plus de 4 divisions soit galement 57 12 Les conditions de mesurage sont les suivantes Calibre tension 100 V par div Calibre courant 0 5 A par div Il faut se rendre l vidence ce facteur de puissance est loin d tre fameux Il est clair qu un moteur asynchrone faible ment charg ou vide est consommateur d nergie r ac tive Par contre dans ce cas de figure le probl me ne vient pas de la sous charge du moteur car I relev est proche de sa Valeur nominale mais plut t de la construction m me des moteurs de faible puissance entrefer important par exemple Quelqu
15. ation harmonique est d termin e par le taux de distorsion harmonique global La partie gauche de l cran propose le param trage des composantes du signal reconstituer Seuls trois harmoniques ca i LI Li De Tampasta henentee m mg DOTE t i nt AECL Teee de duta mas tomarme us Tel EI le rang 3 le rang 5 et le rang 7 sont disponibles Chaque composante est param tr e en amplitude et en phase par rapport au fondamental du ma DE signal amplitude 100 et TIPTE origine des phases L action 2 hi sur le bouton de commande ES Simulation affiche les sinu so des d finies par l utilisateur La partie droite de l cran propose l allure temporelle du a 1 Sa D phas eri dag 20 ms Conporante haimonigue de rang 7 ampltude n 3 TER EF signal reconstitu son spectre d o i A phare en degr d amplitude et le taux de arp distorsion harmonique 0 D me RER Second simulateur L objectif de ce simu lateur est de proposer la reconstruction d un signal quelconque La partie gauche de l cran est d di e aux carac t ristiques du signal Dix composantes harmoniques sont possibles jusqu au rang 20 soit 1 kHz Des boutons de commande permettent de modifier de supprimer ou d ajouter des composantes sans avoir toutes les saisir chaque simulation Une partie est pr programm e avec des signaux usuels signal redress mono et double alterna
16. ct ristiques innovantes et performantes Les MTX Compact b n ficient en standard d une programma tion SCPI et d une calibration num rique 100 Le g n rateur MTX 3240 offre la stabilit du r glage de la fr quence au digit pr s un changement de gammes automatique pour l amplitu de un rapport cyclique r glable sans variation de la fr quence ainsi que la fonction LOGIC pour une r ponse simple et rapide la g n ration de signaux logiques seuils ajustables Le multim tre 50 000 points MTX 3250 dispose de d un AUTORANGING courant complet Son affichage triple permet de visualiser les combinaisons de mesures le mode SPEC calcule et affiche les incertitudes de l instrument le mode MATH offre la lecture directe de la grandeur mesur e le mode SURV pi ge et date les d fauts Gr ce son mode AUTOPEAK le multim tre contr le en permanence le facteur de cr te de la tension ou du courant du signal mesur Les oscilloscopes Oscilloscope MTX 3252 vingt et une touches de raccourcis et un encodeur une souris et des menus Windows like choisissez votre mode de pilotage ou passez de l un l autre selon vos app tences num riques MTX 3252 et 3352 60 et 100 MHz vitesse d chantillon nage maximum 20 G ch s sont pourvus de l analyse FFT temps r el et multivoie du signal L analyse d harmoniques 31 rangs est galement propos e en option tout comme l enr
17. d o surfacturation C est pourquoi le fournisseur d nergie sanctionne par une majoration tarifaire les clients ayant un mauvais facteur de puissance L nergie correspondant la puissance consomm e pendant un temps W P t donc on peut calculer Wa P tet Wr Q t d o on obtient tgp o La Position du fournisseur fran ais est la suivante Tarifs Mesures Cons quences d un mauvais cos p Si cos 6 est trop faible alors S devient lev e la puissance souscrite est d pass e et le thermique du Dj d clenche Si cos 4 lt 0 93 tg gt 0 4 S est lev e la puissance souscrite est d pass e et EDF fait payer des p nalit s Mesure de Wa P nalit EDF sur HP et Hiver si Mesure de Wr Wr Wa gt 0 4 n Les causes sont bien connues et r sident dans le fait Extrait de Application du relais statique par CELDUC relais que lorsque le rendement du r cepteur inductif moteur transformateur chauffage par induction est faible il y a p lacharge Tendon r ceau stockage d nergie dans les inductances Il peut y avoir Fondamental du courant aussi le ph nom ne de stockage inductif avec des longues a lt ligne d alimentation mais aussi avec les convertisseurs statiques redresseurs command s gradateurs car ils d calent en arri re le fondamental de courant par rapport la tension Co Tension Tension Gradateur r seau Charge sur la i charge Troisi me Etape
18. egistreur num rique D autres fonctions innovantes sont d sormais la port e de chacun une mise l chelle sur les deux voies avec lecture directe et unit physique du signal un diteur math matique de deux fonctions com plexes et jusqu huit courbes simultan es l cran Tous les fichiers g n r s s ouvrent sous des applications Windows Vert D c Horiz Affich Mesure M moire Util Les dix huit mesures automatiques disponibles nn peuvent tre visualis es M Vmin 108mw PT ch simultan ment E Wmax z 157m 0 00 3 500 m i W vop 267m 500 u T ubas 433mv 500 u3 Sur les oscilloscopes l interface r seau Ethernet avec serveur HTML en option permet de prendre la main sur l instru ment distance sans logiciel suppl mentaire gr ce sa seule adresse Ethernet Ainsi sont r solus les besoins de gestion distance quand les salles machines et les salles de cours sont dissoci es L aide en ligne qui existe en cinq langues au choix est disponible tout moment Vraiment performants et dot s de modes in dits ces surdou s ont un atout suppl mentaire pour vous s duire un prix vraiment raisonnable vhat 138 m 1 00m D Vamp 232m 1 00kHz F veff 118m 50 0 vmo 237m Dep 76 pulses 2 Dep GE Les cahiers jde l instrumentation Pollution des r seaux lectriques Compensation d nergie r active Probl matique pos e existence enjeux conomiques att
19. embre 2002 Il serait donc utile de calculer l nergie r active fournir afin de s en tenir au strict respect du facteur de forme exig 0 93 en France Qc P Q P 0 4 482 2 var d o C Q 2 n f U 29 pF pour couplage en Y soit V 230 V ou 9 6 pF pour couplage en soit V 400 V Il faudrait donc trois condensateurs de 9 pF chacun 27 pF en Y toile afin d obtenir un r sultat Il faut noter galement que le sch ma de principe pr c dent est compl ter par une r sistance de d charge des condensateurs elle doit tre obtenue en 1 seconde en milieu domestique et 10 secondes en milieu industriel d apr s la norme EN 60947 1 Dans notre cas pour une d charge en 37 soit 95 de la d charge totale en 10 secondes on obtient T 3 3s kRC ce qui donne R 660 kQ 1 Wavec C 5 pF et R 825 KQ WavecC 4 pF En effet afin d offrir de multiples possibilit s de couplage les trois fois 9 uF pourront se r aliser de la fa on suivante dans une bo te de condensateurs pr cabl s 3 x 5 uF couplage Y 3 x 4 uF couplage Y ou A DE Les possibilit s de couplage sont donc de 3 x 4 pF en toile ou en triangle 3 x 5 pF en toile ou 3 x 4 5 pF en toile soit 3 x 9 pF en toile Vers le Neutre Vers L27 Vers L28 Vers L29 Les cahiers de 1 instrumentation m3 Novembre 2002 Le relev joint permet de constater l am lioration du facteur de forme puisque l on se situe to
20. er PRESCRIPTION G N RALE R SISTANCE D ISOLEMENT IMP DANCE DE BOUCLE CONTINUIT Masses PE R SISTANCE DE TERRE ESSAI DE RCD Diff rentiel ORDRE DE PHASE CONTR LEUR D ISOLEMENT JEC EN 61557 1 JEC EN 61557 2 IEC EN 61557 3 JEC EN 61557 4 JEC EN 61557 5 JEC EN 61557 6 JEC EN 61557 7 R SEAU IT 6 IEC EN 61557 8 DISPOSITIF DE LOCATION DE D FAUT D ISOLEMENT R SEAU IT IEC EN 61557 9 APPAREIL COMBIN DE CONTR LE DE MESURE OU DE SURVEILLANCE DE PROTECTION IEC EN 61557 10 explique Les cahiers de 1 instrumentation m3 Novembre 2002 Deux nouveaux posters S curit lectrique Ces deux nouveaux posters didactiques sch matisent la norme NF C 15 100 en couleur M thode des 62 et sa variante ou m thode en triangle le premier poster 68 x 100 cm fait le point sur LA MESURE DE TERRE Quant au second de m me format ce sont les LIAISONS A LA TERRE ET LA R SISTIVIT qu il Pour les obtenir gratuitement EE contactez Chauvin Arnoux au 01 44 85 44 20 mg ESS Bien entendu les normes IEC EN 61010 1 61010 2 031 et 61010 2 032 qui d finissent les normes de s curit lectrique respectivement pour les appareillages lectriques les acces soires de test passifs cordons sonde oscilo passive et les accessoires actifs pince amp rem trique sont toujours applicables et co
21. es rappels d lectrotechnique permettront de resi tuer la probl matique et de d finir ce qu est un mauvais facteur de forme La puissance active absorb e par un r cepteur s crit P et s exprime en W C est la puissance qui sera r ellement fournie et transform e par la charge en nergie utilisable directement En monophas P U 1I cos En triphas P V3 U 1 cos p Le d phasage du courant sur la tension ajoute une com posante la puissance r active Q qui s exprime en VAR C est une puissance provenant des circuits magn tiques stockage de courant dans les inductances et capacitifs stockage de tension dans les condensateurs En monophas Q U 1I sing En triphas Q V3 U I sin Les cahiers de 1 instrumentation n3 Novembre 2002 La puissance apparente absorb e par un r cepteur s crit S et s exprime en VA Cette puissance sert notamment au dimensionnement des transformateurs de distribution En monophas S U 1 En triphas S v3 U 1 On note les relations suivantes P S VP7 et tg p ainsi que cos p et sin Diagramme quivalent On remarque qu une grande puissance r active donc un mauvais facteur de puissance cos 4 faible ou tg 6 fort sont p nalisants pour e Le consommateur d nergie surdimensionnement des c bles et de l installation pertes importantes par chauf fement Le courant appel chez le fournisseur d nergie est trop lev
22. mpl mentaires Consignation Rappel des r gles de base L ex cution de travaux hors tension sur machines armoires ou moteurs implique le respect des conditions suivantes Obligation de s quiper des A P I casque lunettes gants et sur gants N cessit d arr ter l alimentation des mat riels et des qui pements desservis par l installation ou la partie d installation concern e S paration de l installation ou de la partie d installation concern e de toute source d nergie r seau de distribution groupes lectrog nes batteries d accumulateurs Condamnation cadenassable en position d ouverture de tout dispositif de coupure assurant la s paration des sources d nergie D tection De Tension D D T par un dispositif normalis s r et fiable La d tection de tension doit tre effectu e l aide d un appa reil normalis pr vu cet effet Ex D D T C A 700 C A 701 amp C A 711 l exclusion de tout autre multim tre ou testeur Mise en court circuit et la terre des ouvrages Cr ut ans G n rateur MTX 3240 et Multim tre MTX 3250 une ergonomie et une lisibilit sans pareilles CV Famille MT X Compact S duisante par ses formes convaincante par ses performances Pour concevoir sa nouvelle famille d instruments de laboratoire les MTX Compact Metrix a longuement interrog le march Force a t alors de constater que la c
23. nce signal carr signal de courant en amont d un redresseur capacit en t te etc La partie droite de l cran affiche l aspect temporel du signal reconstitu son spectre d amplitude ainsi que le taux de distorsion harmonique i METTTIPTTLI i Taux de Distorsion Harmonique Conclusion Cet indicateur permet d valuer avec un nombre unique la distorsion en tension ou en courant en un point donn du r seau Le THD facilite la comparaison entre plusieurs r seaux sujets des harmoniques de rangs diff rents C est le rapport entre la valeur efficace des composantes harmoniques et la valeur efficace du fondamental L utilisation de ces outils multim dia apporte un compl SV ment aux enseigne THD 100 UF ments dispens s lors des s ances de travaux pratiques ils s inscrivent naturellement dans une progression p dagogique La pr sentation multim dia de ph nom nes physiques dynamiques propose un nouveau vecteur de communication dans les phases d apprentissage et facilite la modification de certains param tres difficilement accessibles dans la pratique Leur inter activit favorise des utilisations diff rents niveaux d exigence observation analyse des r sultats de simulation pr d termination de param tres etc sans jamais se substituer l exp rimentation _ Eemer La conception de ces outils est le fruit d un travail d quipe Les cahiers jde 1 inst
24. ns tous les domaines De plus il dispense une formation sp ciale permettant aux tudiants tent s par la cr ation de leur propre entreprise d aborder avec les meilleures chances de succ s la mise en uvre de leur projet Les principaux secteurs industriels vis s par le D E S S sont les transports l agroalimentaire le mat riel hospitalier v t rinaire et param dical Retrouvez toutes les informations concernant cette formation sur le www univ paris12 fr Les cahiers de 1 instrumentation S curit lectrique Evolution des normes et nouvelles normes internationales La nouvelle norme Europ enne EN 50110 sur l exploita tion des installations lectriques se r f re aux d crets du 14 novembre 1988 et du 16 f vrier 1982 ainsi qu la Directive UTE C 18 510 Le Comit de normalisation a supprim la NF C 18310 c est la EN 61243 3 qui fait maintenant r f rence en atten dant les d crets d applications en cours de r daction Le V A T V rificateur d Absence de Tension change de caract ristiques et de nom Il convient maintenant de le nommer D D T D tecteur De Tension D autre part la nouvelle norme Internationale et Europ enne IEC EN 61557 exige des caract ristiques plus s v res et un niveau de performances lev pour les appareils de test d installations lectriques Voici les principales normes appliquer selon le test effectu
25. nuation des effets Support d activit propos La partie op rative de malaxage de sable Ecolsab B ma associ e l armoire Habilis SCHNEIDER ELECTRIC Le but de ce TP est de mettre en vidence les effets engendr s par le fonctionnement d une installation consommant de l nergie r active et de proposer une solution Nicolas GESSEN pour y rem dier au plan mat riel et de cibler l incidence conomique des Professeur en g nie mesurages sont effectu s pour valider les besoins et grandeurs On proposera lectrotechnique enfin une activit transversale issue des conclusions obtenues Le public vis se situe au niveau d une classe de terminale STI Electrotechnique mais est facilement transposable au niveau professionnel ou de B T S Rappel sur l installation La partie op rative utilis e pr sente plusieurs types de charges L une r sistive la plaque de chauffe int gr e la plaque L autre inductive l ensemble Mont e Descente fix sur de base une plaque chauffante triphas e permet la une plaque acier supportant la motorisation la transmission d shumidification du sable Pour ce faire la puissance et le guidage ainsi que l querre supportant l ensemble disponible est d environ 2 kW en triphas 400V de malaxage La motorisation est du type motor ducteur triphas asynchrone 230 V 400 V d une puissance de 0 18 kW en couplage toile Le rapport de r duction est de 1 25 et le co
26. onception de ces outils relevait trop souvent de l habitude et avait fini par s loigner des attentes des utilisateurs Metrix s est alors r solument tourn vers l innovation utile pour offrir des fonctions in dites soulign es par une ergonomie sans faille Un design qui s affiche L afficheur du g n rateur et du multim tre est d une dimension et d une lisibilit encore jamais vues 140 x 50 mm tandis que l cran LCD des oscilloscopes se d cline en versions couleur et monochrome Gr ce la technologie d velopp e pour l affichage chacune des personnes se trouvant autour d un m me instrument lit parfaitement les mesures obtenues Tr s compacts multim tre g n rateur ou oscilloscope trouvent leur place sur des paillasses standard d gageant de l espace devant eux Ils se glissent tout aussi facilement sur ou sous une demi tag re Un pilotage facile et s curis Les connexions mesure sont facilement accessibles car situ es en fa ade La s lection des fonctions primaires s tablit directement au moyen de touches avec led de validation et identification int gr es Les fonctions courantes des oscilloscopes b n ficient galement de touches d di es en face avant soit 21 boutons de raccourcis plus un encodeur Mais l appareil peut galement tre pilot la souris via des menus Windows like ou des l ments graphiques intuitifs Du jamais vu sur cette cat gorie d instrument Des cara
27. ous ne l ayez pas encore fait renvoyez rapidement le bulletin d adh sion au Club encart au centre de la publication Prenez contact avec nous si vous d sirez r agir par rapport aux articles publi s proposer des sujets ou m me des articles Bonne lecture tous NDLR wwW leclubdumesurage com Les cahiers lie L instrumentation n3 Novembre 2002 Universit Entreprise une vision commune de l excellence Le 5 juillet 2002 M Daniel Arnoux gauche sur la photo pr sident du Groupe Chauvin Arnoux a remis leur dipl me aux dix tudiants de la premi re promotion du Dipl me d Etudes Scientifiques Sp cialis es en Instrumentation physique chimique et biom dicale l Universit Paris XII Val de Marne Le parrain et le directeur du DESS en Instrumentation physique chimique et biom dicale applaudissent chaleureusement les dipl m s de la premi re promotion Ouverte en septembre 2001 cette formation dirig e par le Pr Christian Vauge droite sur la photo vise r pondre aux besoins des entreprises dans tous les domaines de l instrumentation et du mesurage Son enseignement tr s diversifi privil gie le lien Universit Entreprise en donnant une priorit au stage externe de qualification et en faisant un large appel des enseignants sp cialis s des milieux professionnels Ce D E S S pr pare aux professions mettant en oeuvre des instruments et des techniques de mesurage da
28. rh kvarh Prix unitaire Montant en mesur e en P HP Secondaire primaire consomm s en franchise facturer en centimes francs En hiver l nergie r active mesur e en P HPH est factur e si la tan d passe 0 4 ce qui est le cas On doit donc s acquitter de 48 818 kvarh de consommation mesur e en P HP Hiver 81 308 x 0 4 kvarh de consommation non tax e La diff rence soit 16 295 kvarh est positive et c est donc de l nergie r active consomm e en trop et factur e 1 737 centimes par kvarh 48 818 81 308 x 0 4 16 295 kvarh d passement donc en franchise 16 295 x 1 737 centimes par kvarh soit 283 04 F pour le mois de f vrier L enjeu est facile comprendre si on ne fait rien contre cet effet on est lourdement tax le montant de cette taxe incite r agir En effet amortissement du surco t d installation de compensation d nergie r active est g n ralement obtenu dans les trois ann es qui suivent donc int ressant au plan conomique Deuxi me Etape Il s agit de prendre conscience du probl me au moyen de mesurages divers effectu s sur l installation et en particulier sur la plaque chauffante et sur le moteur de Mo De Les premiers mesurages seront effectu s avec l analyseur d nergie C A 8310 de Chauvin Arnoux La plaque chauf fante pr sente des courants significatifs suffisants pour tre mesur s Par contre il est n cessaire d ins rer des boucles d inten
29. rumentation n 3 Novembre 2002 LES MESURES D ANALYSE DE RESE SUR UN SYSTEME DE LEVAGE Le but de notre visite tait de mieux conna tre ce lyc e qui pratique une politique d orientation et de formation dynamique d une part mais galement d ef fectuer des constatations techniques sur le terrain En effet pour un fabricant d instruments de mesure un tablissement de formation technologique est la fois p pini re et terrain Exemple type de dispositif p dagogique de syst me de levage Concr tement il s agissait d valuer quelles am liorations un nouveau produit analyseur d nergie C A 8334 pouvait apporter dans un cadre pr cis de mesurage Nous avons donc suivi l exploitation p dagogique du syst me de levage pr sent dans de nombreux laboratoires STI en lectrotechnique des niveaux de BEP des M tiers de l Electrotechnique Bac Professionnel E I E Bac STI Electrotechnique et BTS Electrotechnique Le syst me de levage permet d tudier l ensemble de la cha ne nerg tique du r seau de distribution basse tension jusqu au moteur d entra nement du treuil Le treuil pouvant tre coupl soit un moteur courant alternatif soit un moteur courant continu Les exploitations p dagogiques sont nombreuses et conduisent essentiellement aux types de mesures suivants mesure du courant de d marrage mesure du courant en ligne en r gime permanent mesures de tension d alimentation
30. s compensation peut tre due la r sonance du circuit LC form de inductance du r seau et de la capacit ajout e Il est aussi important de noter que le condensateur se comporte comme un court circuit lors de sa charge imposant une surintensit tr s importante lors de sa commutation sur le r seau Il existe deux rem des cela Le premier contre les oscillations et les pointes d intensit Vers le Neutre Vers L27 Vers L28 Vers L29 consiste ajouter en s rie avec le condensateur une inductance L dite anti harmonique Elle r duit l intensit lors de la charge et permet d accorder le filtre LC ainsi constitu sur la fr quence g nante cr ant la majorit des d formations de l intensit en r gime tabli La fr quence d accord fa est g n ralement de l ordre de 200 Hz Or on sait que fa soit L 7 9 H pour C 5urF et 6 3 H pour AuF 2xvLxC Ces valeurs sont beaucoup trop lev es et montrent les limites de la compensation avec de faibles valeurs enjeu conomique mineur Le deuxi me consiste non plus utiliser un contacteur lectrom canique mais un contacteur statique dit synchrone c est dire que l interrupteur se ferme lorsque la tension est nulle ses bornes vitant ainsi le di dt de charge du condensateur Extrait de Application du relais Fig 23 1 mise 2 7 mise i i en marche Arr t en marche statique par CELDUC relais Us amp i Pilotage id al par VmE
31. sit dans le circuit de M2 car avec les courants d origine le cos mesur est de 1 Dans le relev joint les boucles sont de 10 tours ce qui a pour effet de multiplier les courants r els en ligne par 10 et par cons quent les puissances galement Seuls les ten sions facteurs de puissance cos fr quence et taux de distorsion sont prendre comme tels Les boucles peuvent _ r y e Ligier ogg in ant 2x5 Fig 1 Le Jel Ju 2 nslaihanes es Ziels a3t E E TENSION SYSTEME TRIPHAS 01 5 V PUISSANCE ACTIVE TRIPHAS 001 0 KW 4231 5 V PUISSANCE ACTIVE L1 00 57 KW l teff 5 2320 V PUISSANCE ACTIVE LZ 00 55 KW Relev effectu dans 231 9 V PUISSANCE ACTIVE L3 01 04 kW Re ls PUISSANCE REACTIVE TRIPHAS 100 5 KYAR le circuit r sistif PUISSANCE REACTIVE L1 00 18 KVAR TENSION L3 L1 1402 1 V PUISSANCE REACTIVE L2 00 31 KVAR COURANT SYSTEME TRIPHAS 001 5 A PUISSANCE REACTIVE L3 00 00 KVAR Pui COURANT LIGNE 1 002 6 A COURANT LICHE 2 0027 A ENERGIE ACTIVE ACQ TRIPHAS 00001 8 kWh uissance active COURANT LIGNE 3 004 5 A ENERGIE REACT INDUCT TRIPHA 00000 2 KVARN e E Aa ENERGIE REACT CAPAC TRIPHAH00001 5 kVARh Puissance apparente FACT DE PUISS PHASEL1 0952 ENERGIE ACTIVE CEDEE TRIPHAS 00001 1 kWh 1 FACT DE PURE PAGEL 1M ENERGIE REACT INDUCT TRIPHA 00000 7 kVARh cos O FACT DEPUISS PHASE L3 1 000 ENERGIE REACT CAPAC TRIPHA 00000 4 KVARN TRIPHAS COSO 1 000 FREQUENCE 050 1 Hz 0 902 TH
32. sure est erron e valeur AC d un signal carr par exemple l afficheur AC indiquera une suite d toiles Par contre pour la mesure d un signal sinuso dal avec com posante continue les afficheurs indiqueront les valeurs issues de la m thode de mesure employ e On observera alors une diff rence entre l afficheur RMS et l afficheur TRMS Ce dernier indiquant la valeur efficace vraie L utilisation du simulateur apporte l l ve une comp tence de technicien face un probl me de mesure Les perturbations Harmoniques Cet outil multim dia permet d appr hender les diff rentes repr sentations d un m me signal et les perturbations harmo niques des r seaux lectriques par une approche progressive o l aspect temporel des signaux est mis en avant Il se compose de 2 simulateurs le premier indique en d tail la reconstruction d un signal d form par rapport une sinuso de le second propose un grand nombre de composantes harmo niques et affiche uniquement le signal reconstitu et son spectre d amplitude Premier simulateur La relation entre un signal non sinuso dal Fr et ses composantes s R a sinuso dales est abor es d e sans utilisation de 4 concept math matique _ z LL LE 7 comme la d compo m sition en s rie de CI Fourier La repr sen tation spectrale d un signal d fini de mani re temporelle est propos e La quantification de la perturb
33. uple disponible de 31 Nm Premi re Etape Il s agit de prendre conscience de la probl matique et de dimensionner d pe les besoins Tarification de l nergie r f rence f vrier 2001 prix en Francs En analysant une facture EDF en tarif Vert par exemple celle du lyc e Il faudra d abord prendre connaissance de la fa on dont le d phasage entre U tension et I courant est tax avec le tarif Vert puis analyser une facture d t et d hiver Partie op rative Ecolsab Armoire HABILIS Pupitre d automatisme En t Energie r active Energie active Tangente phi kvarh kvarh kvarh Prix unitaire Montant mesur e en P HP TE en P HP Secondaire DENTS BTE TE franchise ns facturer ons centimes 14 14889 1 O nR 17455 455 Les cahiers jde 1 instrumentation m3 Novembre 2002 On constate sur la facturation d t que l nergie r active prend une part importante dans la consommation En effet la tan est bien sup rieure 0 4 mais comme cette p riode n est pas celle ou le fournisseur fait la chasse au gaspillage l nergie r active n est pas factur e pour l instant En hiver Energie r active mesur e en P HP Cela n emp che pas que le consommateur est toujours p nalis par le surdimensionnement de son installation et par des pertes en ligne non n gligeables dues en particulier une valeur de courant plus importante que n cessaire Energie active Tangente phi kvarh kva
34. ut proche de celui d une r sistance pure pour une compensation avec 3 fois 9 pF C est ce que nous souhaitions obtenir Tension phase neutre Les conditions de mesurage sont les suivantes Calibre tension 100 V par div Calibre courant 0 2 A par div avec compensation 0 5 A par div sans compensation Avec compensation 3 fois OuF Sans compensation Tension phase neutre Do psta fpa Otem tutege Fee initie tig xele 39 4 micas Ne a Avec compensation 3 fois 5pF h ad hu Les conditions de mesurage sont les suivantes Calibre tension 100 V par div Calibre courant 0 2 A par div avec compensation 0 5 A par div sans compensation WI A Li Sans compensation Le bilan des intensit s mesur es l aide de la pince MX 240 donne ceci 3 fois 9 uF I ligne 0 24 A I moteur 0 79 A I condensateur 0 65 A 3 fois 5 UF I ligne 0 45 A I moteur 0 79 A I condensateur 0 36 A Le relev effectu l aide de l analyseur d nergie avec une compensation de 9 u F permet de confirmer ces r sultats Relev effectu dans le circuit de levage namane CNE FA US ade I ligne 0 24 A Lula 2 verres leleoa ae E TENSION SYSTEME TAIPHASE 407 0 V PUISSANCE ACTIVE TRIPHASE 001 3 KW S 0 1 7 kVA TENSION DE PHASE LIGNEL1 23 9 V PUISSANCE ACTIVE L1 00 41 KW TENSION DE PHASE LIGNE L2 2347 V PUISSANCE ACTIVE L2 00 47 KW P 0 1 3 kW TENSION DE PHA
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