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Sommaire 1- Introduction 2- Le transformateur parfait 3- Le transformateur réel 4- Bilan de puissances 5- Essais d’un transformateur 6- Modèle de Thévenin ramené au secondaire 7- Rôle des transformateurs dans le transport et la distribution de l’énergie électrique 3 1- Introduction • Constitution Le transformateur monophasé est constitué de deux enroulements indépendants qui enlacent un circuit magnétique commun : • Branchement L'enroulement primaire est branché à une source de tension sinusoïdale alternative. L'enroulement secondaire alimente une charge électrique :

Bobine à noyau de fer en régime sinusoïdale 1. Introduction L’importance de l’étude de la bobine à noyau de fer en régime variable est considérable en électrotechnique. Les bobines qui sont d’usage fréquent en électronique de puissance (composants passifs magnétiques) et les machines électriques (transformateurs, alternateurs, machines asynchrones et machines à courant continu) nécessitent l’emploi de matériaux magnétiques. L’étude de la bobine passe par la mise en équation de l’ensemble des phénomènes dont elle est le siège. Or, dans le cas d’une bobine à noyau de fer, la tension à ses bornes et le courant qui la traverse ne peuvent pas être simultanément sinusoïdaux à cause de la présence des matériaux magnétiques. Il n’est donc pas possible d’appliquer directement les méthodes de résolution classiques ; aussi, pour analyser le comportement de la bobine, deux méthodes sont envisagées.  La première méthode consiste à linéariser le problème en remplaçant la bobine réelle par une bobine équivalente où toutes les grandeurs sont sinusoïdales ; on peut, alors, utiliser les outils habituels de calcul.  La deuxième méthode consiste à prendre en compte les phénomènes non linéaires ; les équations obtenues sont alors traitées par ordinateur. Nous allons présenter ici la méthode de résolution des équations et quelques modèles permettant de décrire les phénomènes non linéaires qui régissent le fonctionnement de la bobine à noyau de fer. Définition et Symbole : Un bobinage associé à un circuit magnétique (matériau ferromagnétique) constitue une bobine à noyau de fer (BNF). Le symbole d’un BNF est représenté sur la figure suivante :

Réseaux Triphasés
Par ismahane bokal

Avantages des réseaux triphasés  Les alternateurs triphasés ont des puissances de plus de 50% supérieures aux alternateurs monophasés de même masse et de prix moins élevés. En régime triphasé la puissance fluctuante est annulée  le transport de l’énergie électrique en triphasé permet d’économiser du câble et de diminuer les pertes par effet joule. C’est un système de trois tensions sinusoïdales de même amplitude, de même pulsation et déphasées l’une par rapport à l’autre de 2π/3

I. Rappel  Grandeurs magnétiques  Lois fondamentales de l’électrotechnique  Matériaux magnétiques  Matériaux ferromagnétiques II. Circuits magnétiques III. Bobine à noyau de fer 20/10/2013 N.Machkour 2 GRANDEURS MAGNÉTIQUES 20/10/2013 3 N.Machkour  Expérience 1 : Lignes de champ 20/10/2013 N.Machkour 4 CHAMP MAGNÉTIQUE B Sources du champ magnétique • Aimants permanents  Il traduit la cause du phénomène magnétique, tandis que le champ d’induction magnétique B traduit l’effet. Il ne dépend que du circuit électrique qui produit le champ magnétique,

Les transformateurs
Par ismahane bokal

Avertissement : Les pages qui suivent décrivent le fonctionnement des transformateurs industriels utilisés à des fréquences de 50 ou 60 Hz, voire 400 Hz (avions de ligne) et en régime permanent. 1. Définition Un transformateur est un convertisseur « alternatif-alternatif » qui permet de modifier la valeur d’une tension alternative en maintenant sa fréquence et sa forme inchangées. Le transformateur est un appareil qui peut :  Transformer une tension alternative d'une grandeur à une autre grandeur.  Transformer un courant alternatif d'une grandeur à une autre grandeur.  Isoler un circuit électrique d'un courant continu circulant dans un autre circuit électrique.  Faire paraître une impédance comme ayant une autre valeur. Les transformateurs sont des machines électriques entièrement statiques, cette absence de mouvement est d'ailleurs à l'origine de leur excellent rendement. Leur utilisation est primordiale pour le transport de l'énergie électrique où l'on préfère « transporter des volts plutôt que des ampères ». Ils assurent l'élévation de tension entre la source (alternateurs EDF fournissant du 20000 V) et le réseau de transport (400000 V en Europe), puis ils permettent l'abaissement de la tension du réseau vers l'usager. Un transformateur monophasé est constitué de 2 bobines en fil de cuivre, l'une dite est dite "primaire", l'autre "secondaire". Ces bobines sont enroulées sur un noyau magnétique constitué d'un empilage de tôles minces en acier. Celui-ci permet de relier magnétiquement le primaire et le secondaire en canalisant les lignes de champ magnétiques produites par le primaire.

Exercice 1 Capteur de niveau Capacitif On désire réaliser un capteur de niveau pour une cuve d’huile. Soit le condensateur plan schématisé ci-dessous dont les armatures sont de surface S et de hauteur h. Le condensateur est initialement dans l’air (permittivité ε1). Un liquide, de l’huile de permittivité ε2, monte jusqu’à une hauteur x mesurée à partir du bas des armatures ; soit C(x) la capacité correspondante du condensateur. 4.1 Déterminer l’expression de la capacité C(x). 4.2 Calculer les capacités minimale et maximale du capteur ainsi que les impédances correspondantes sous une alimentation sinusoïdale à 10 kHz. On donne : ε1 = ε0 = 8,85.10−12 F/m, ε2 = 4ε0, S = 2.10−2 m 2 , e = 5mm et h = 1m. 4.3 Le capteur est monté dans un circuit en pont selon le schéma ci-dessous. Le condensateur Cv est un condensateur variable dont on règle la valeur à C0 = C(x = 0). Donner l’expression de la tension différentielle de mesure Vmes en fonction de x, h, ε1, ε2 et Vg. On donne Vg = 10V.

Exercice 1 On réalise une sonde de température à partir d’un capteur de température bas coût. Cette sonde délivre une tension Vmes(t) fonction de la température t (exprimée en ◦C) à laquelle elle est soumise. Pour étalonner cette sonde, on la place dans une enceinte thermostatée dont on fait varier la température sur l’étendue de mesure E.M. =[0 °C ; 100 °C]. La température est mesurée à l’aide d’une sonde thermométrique Pt100 de précision. On réalise ainsi un étalonnage indirect pour lequel on considère que la température donnée par la sonde Pt100 est parfaitement exacte. Les résultats des mesures sont consignés dans le tableau suivant :

La mesure est une étape cruciale dans l’acquisition scientifique de la connaissance et le capteur est un composant incontournable de tout système moderne de mesure : il constitue l’interface obligée entre monde réel et électronique du système de traitement. Dans son principe, le capteur met en œuvre un phénomène par lequel la grandeur qui est l’objet de la mesure (le mesurande) détermine, de façon univoque, la valeur de l’une des caractéristiques électriques du capteur ; un circuit électrique – le conditionneur – est fréquemment associé au capteur afin de délivrer sous la forme la plus adéquate le signal électrique, support de l’information, qui sera traité par l’électronique du système. La qualité d’une mesure est donc de façon primordiale déterminée, d’une part, par le choix judicieux du capteur et de son conditionneur et, d’autre part, par l’exploitation pertinente de leurs qualités métrologiques. Pour un même mesurande, il existe généralement divers types de capteurs basés sur des phénomènes différents et dotés de caractéristiques métrologiques spécifiques. En fonction des conditions imposées par le problème particulier à résoudre (volume disponible, étendue de mesure, bande passante, temps de réponse...), il faut savoir choisir le capteur et le conditionneur les plus appropriés. Le capteur et son conditionneur ayant été choisis, il faut que l’utilisateur sache en disposer afin de minimiser les perturbations apportées au processus (discrétion) ou subies de son chef (grandeurs d’influence). Ce sont tous ces aspects que Pascal Dassonvalle aborde avec beaucoup de pédagogie dans cet ouvrage. La multiplicité des types de capteurs étudiés, la diversité des situations expérimentales envisagées font de cet ouvrage une mine d’informations utiles.

Conditionnement du signal
Par ismahane bokal

Objectifs de la séance • Revue des capteurs présentés • Méthodes de mesure de composantes passives Mesure de résistance par diviseur de tension Mesure de résistance par pont de Wheatstone Mesure d'inductance par un échelon de tension Mesure d'inductance par une alimentation alternative Mesure d'inductance par pont de Wheatstone Mesure de condensateur • Analyse de l’amplificateur opérationnel: Amplificateur d’instrumentation Oscillateur • Traitement analogique des signaux: Filtres passifs et actifs

• Mesure et évaluation de la déformation d’une pièce sous contraintes: - Jauge de déformation résistive (extensomètre) - Méthodes optiques (Moiré et shearographie) • Mesure et évaluation d’une distance, d’un déplacement ou d’une position: – Capteur résistif (potentiomètre) – Capteur capacitif – Capteur inductif (réluctance, LVDT, courants de Foucault) – Capteur de proximité (optique, contact électrique) – Mesure d'épaisseur (ultrasons) – Encodeur de position angulaire • Caractérisation des performances de ces différents capteurs. Mesure de déformation Déformation: une définition La déformation désigne, par exemple, l’allongement relatif d’un corps soumis à une contrainte.

Température: une définition Grandeur physique reliée au degré d’agitation microscopique (énergie calorifique) des particules d’un milieu. Lorsque deux corps sont en contact, ils échangent spontanément de l’énergie jusqu’à atteindre l’équilibre thermique (même température). Ce transfert d’énergie, qui est communément appelé transfert de chaleur, peut se faire selon trois modes: Conduction thermique Convection thermique Radiation thermique

Capteur Dispositif assurant la conversion d’une quantité mesurée en un signal interprétable relié à la mesure par une relation simple. Perturbation parasite Grandeur physique dont les variations influent sur le fonctionnement du capteur ou la qualité de la mesure. Température, vibrations, humidité, alimentation électrique, perturbations électromagnétiques, … La conception du capteur doit chercher à minimiser l’influence indésirable de ces grandeurs ou prévoir un dispositif de compensation.

ACQUISITION DE L’INFORMATION Mr Marouane Chriss Professeur agrégé en Génie Electrique chriss_marouane@yahoo.fr Descriptif Module: ACQUISITION DE L’INFORMATION ET AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTRIELS Elément de module: ACQUISITION DE L’INFORMATION Cours: 16h TD: 8h TP: 6h Evaluation: 4h Objectifs: 1. comprendre raisonnablement les concepts théoriques. 2. Acquérir une maîtrise de l’approche logicielle. 3. Etre capable de mettre en pratique, les deux premières parties dans la réalisation pratique de montages faisant appel à un système d’acquisition de données.

Metrologie
Par ismahane bokal

Table des mati`eres 1 G´en´eralit´es sur la mesure 3 1.1 D´efinitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Le syst`eme d’unit´es internationales et ses symboles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3 Formation des multiples et sous multiples des unit´es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 Mod´elisation des relations entre unit´es physiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4.1 Pr´esentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4.2 Sch´ematisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4.3 Relation de transitivit´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4.4 Capteur 4-20 mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4.5 D´ebit - Pression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.5 Autres unit´es employ´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 M´etrologie et qualit´e 7 2.1 Les probl`emes de certification qualit´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2 L’organisation d’une chaˆıne d’´etalonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.3 Rappels sur les normes qualit´es I.S.O. 9000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.4 Les diff´erentes erreurs possibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.5 Les types d’erreurs classiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3 Chaˆıne de mesure : ses caract´eristiques 10 3.1 Principe d’une chaˆıne de mesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.2 Gamme de mesure - Etendue de mesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ´ 3.3 Rangeabilit´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3.4 Courbe d’´etalonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3.5 Sensibilit´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3.6 Classe de pr´ecision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3.7 R´esolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3.8 Finesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3.9 Rapidit´e, temps de r´eponse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3.10 Bande passante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.11 Grandeur d’influence et compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.12 Traitement statistique des mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.13 Fid´elit´e, justesse, pr´ecision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4 Propagation des erreurs 15 4.1 Les produits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 4.2 Les quotients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 4.3 Les sommes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 4.4 Les diff´erences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Les capteurs
Par ismahane bokal

Qu’est ce qu’un capteur ? Un capteur transforme une grandeur physique en une grandeur normée, généralement électrique, qui peut être interprétée par un dispositif de contrôle commande. Quelles sont les caractéristiques d’un capteur ? Etendue de mesure : Valeurs extrêmes pouvant être mesurée par le capteur. Résolution : Plus petite variation de grandeur mesurable par le capteur. Sensibilité : Variation du signal de sortie par rapport à la variation du signal d'entrée. Précision : Aptitude du capteur à donner une mesure proche de la valeur vraie. Rapidité : Temps de réaction du capteur. La rapidité est liée à la bande passante. Linéarité : représente l'écart de sensibilité sur l'étendue de mesure

Détail du calcul des deux exemples de chaine d’erreur Guy Gauthier École de technologie supérieure Département de génie de la production automatisée 6 janvier 2014 Capteur de distance En supposant que le capteur possède une relation linéaire :

Chapitre 1 Caract´eristiques d’un capteur Le cours de GPA-668 se divise en deux parties, la partie capteurs et la partie actionneurs. La partie capteurs est introduite avec ce chapitre d´efinissant les caract´eristiques d’un syst`eme de mesure. 1.1 Le syst`eme de mesure 1.1.1 D´efinition g´en´erale Un syst`eme de mesure comprend un ensemble d’´el´ements importants, tel que montr´e en Figure 1.1. La grandeur physique `a mesurer (appel´ee mesurande) est une valeur analogique qui n’est g´en´eralement pas exploitable directement.

Capteur de température Objectifs : Vous devez connaître les différentes technologies et les caractéristiques des capteurs de température étudiés dans ce chapitre. Capteur de température Plan du cours - Les échelles de températures - Thermomètre à résistance et thermistance - Thermocouple - Capteurs électroniques - Mesures optiques - Précautions

Les erreurs de mesures • Ont des causes systématiques que l’opérateur peut corriger ou non. • On peut corriger par: • Compensation; • Stabilisation. Erreur liée à l’étalonnage • L’étalon de mesure utilisé pour la calibration doit être au moins 4 x plus précis que la précision recherchée. • Calibrer une balance ayant une classe de précision de +/- 1 % E.M. requiert un étalon à +/- 0.25 % E.M. • Potentiomètre « span ».

Introduction • Définition d’un capteur : Un capteur est un dispositif qui transforme une grandeur physique d'entrée, appelée mesurande [m], en une grandeur de nature électrique (en général) appelée réponse [s]. • Exemple : capteur de pression à jauges de contraintes mesurande : pression réponse : tension Domaines d’utilisation des capteurs → Tous les domaines d’activité nécessitent l’emploi de capteurs Exemples : - automobile : domaine principal - contrôle de la production - agriculture - sécurité - médical (domaine du micro capteur) - électroménager - …