Transformateurs, moteurs, éléments de protection et appareils de mesure Flashcards
Quels sont les 4 éléments qui définissent les transformateurs ?
- Statique
- Inductif
- Alternatif
- Sans stockage
Quelle est la première fonction d’un transformateur ?
La première fonction d’un transformateur a été l’élévation de la tension de transport afin de réduire le courant et donc les pertes joules générées dans les lignes.
Quels sont les différents rôles d’un transformateur ?
- Limiter les courants de défauts
- Isoler 2 parties d’un réseau pour changer de régime de neutre
- Participe à l’élimination ou l’atténuation des harmoniques
Citer différents transformateurs ? (utilisation)
- Transformateur élévateur
- Transformateur monophasé
- Transformateur de sous-station
- Transformateur de distribution
- Transformateur de process
- Transformateur embarqué
Citer les 3 technologies de constructions de transformateurs ?
- En colonne
- Cuirassé
- Torique
Citer 3 types de bobinages de transformateurs ?
- Concentrique
- En galets
- Alterné (entrelacé)
Citer la formule pour trouver la tension induite d’un transformateur ?
Comment se comporte un transformateur à vide ?
- Il se comporte comme une self
- La force contre-électromotrice limite le courant
Comment se comporte un transformateur en charge ?
- Le courant consommé au secondaire produit un flux qui s’oppose au flux primaire (Faraday, polarité Lenz)
- L’induction dans le circuit magnétique diminue
- La force contre‐électromotrice dans le primaire diminue donc, entrainant une diminution de l’impédance et donc une augmentation du courant primaire…. Ce qui fait augmenter l’induction du circuit magnétique… jusqu’à l’équilibre, la tension primaire étant constante.
- L’induction reste donc constante
Comment se calcule le rapport des spires ?
Quelles sont les pertes dans un transformateur ?
Les pertes fer
- Par courant de Foucault
- Hystérésis
Les perte cuivre
- Par effet Joules dans les enroulements
Comment mesure-t-on les pertes fer ?
On fait une mesure à vide.
Comment mesure-t-on les pertes cuivre ?
En court-circuitant le secondaire et en abaissant la tension au primaire.
Comment calcule-t-on le rendement d’un transformateur?
Citer quelques transformateurs spéciaux et leurs caractéristiques ?
- Autotransformateur
Pas d’isolation galvanique
Meilleur rendement
Encombrement réduit - Transformateur d’intensité TI
Faible induction
Toujours chargé au secondaire
Fort courant au primaire - Transformateur de potentiel TP
Doit être protégé contre les c/c
Isolé par du gaz ou papier huilé - Transformateur à fuite magnétique
Résistant au c/c - Transformateur pour stroboscope
Rapport de tension très élevée - Transformateur haute tension
Qu’est-ce que l’indice horaire dans un transformateur triphasé ?
L’indice horaire définit le déphasage de tension entre le système coté primaire et secondaire. Il est donné en pas de 30º.
Quels sont les couplages qu’on peut avoir avec des transformateurs triphasés ?
- Etoile (Y)
- Triangle (D)
- Zig zag (Z)
Que veut dire les lettres ONAN sur un transformateur ?
De quoi dépend la vitesse de rotation d’un moteur ?
- Du nombre de paires de pôles
- De la fréquence
Comment calcule-t-on la vitesse de rotation d’un moteur ?
n= (fx60) / p
n= vitesse de rotation en tr/min
f= fréquence
p= nbre de paire de pôle
Qu’est ce que la tropicalisation d’un bobinage ?
Imprégnation du bobinage pour éviter la poussière et l’humidité.
Quel est le courant consommé au démarrage d’un moteur asynchrone ?
7 à 10x In
Citer quelques types de démarrage moteur ?
- Démarrage direct 6 à 9x In
Peu coûteux, simple, beaucoup de couple - Démarrage étoile-triangle
Câblage compliqué, peu de couple - Démarreur progressif
Limite la pointe de I, doux pour la mécanique, peu de couple au démarrage, pas de variation de vitesse - Convertiseur de fréquence
Limite la pointe de courant, variation de vitesse possible, 100% du couple au démarrage, il faut blinder les câbles, pas de séparation galvanique
Quels sont les types de freinages de moteur ?
- Freinage par contre-courant
- Freinage par courant continue
- Freinage électromagnétique
Citer quelques types de moteurs.
Synchrone (excitation par électroaimant)
+ Très bon rendement, champ réglable
- Nécessite des bagues donc entretien
Synchrone à aimant permanent
+ Robuste, facile d’entretien et rendement élevé
- Coûts élevés
Asynchrone
+ Peu coûteux
- Glissement
Quels sont les types de constructions de rotor ?
- Pôle lisse
- Pôle saillant
- Cage d’écureuil
Qu’est-ce que le glissement ?
On appel le glissement le rapport entre la vitesse de glissement et la fréquence de rotation du champ tournant. .
A vide, le glissement d’un moteur est très faible.
Un moteur sous charge à environ 8% pour des moteur faible ( 0.5kW) et 2,5 % (100kW).
Quelles sont les pertes d’un moteur ?
Dessiner la courbe de démarrage d’un moteur asynchrone.
Citer quelques types de moteurs asynchrones monophasés.
- Moteur à induction (compresseur de frigo)
- Moteur à pôles bagués (petits ventilo)
- Moteur universel
Citer des moteurs DC.
- Moteur à excitation séparée (machine d’imprimerie)
- Moteur série (voiture électrique)
Citer des moteurs pas à pas.
- Moteur à réluctance variable (disque dur)
- Moteur électromagnétique
- Moteur hybride
Quels sont les buts des éléments de protections ?
Le but est de protéger les personnes et animaux, les équipements, la fourniture et la sécurité d’approvisionnement.
Quels sont les types de défauts qu’ils protègent ?
- Court-circuit.
- Surcharge.
- Surtension.
- Défaut à la masse.
- Choc de foudre.
- Choc de manœuvre.
- Défaillance des éléments de protection.
Citer les différents temps de défauts.
- Permanent = nécessite intervention humaine.
- Semi-permanent = nécessite une coupure pour disparaitre (> 10 secondes).
- Auto-extincteur = disparition spontanée et rapide.
- Furtif = nécessite une coupure très brève et très rapide.
Citer quelques éléments de protection.
- Capteurs
- Fusibles
- Disjoncteurs
- DDR ou Fi/LS
- Parasurtenseurs (SPD)
- Automates
Quelles sont les qualités fondamentales que doivent avoir les éléments de protection ? 7
- Rapidité
- Sûreté
- Sécurité
- Fiabilité
- Sélectivité
- Sensibilité
- Disponibilité
Citer les catégories de fusibles.
- Gg (usage général)
- aM (accompagnement moteur)
- uG (ultra rapide)
- gPV (photovoltaïque)
- HPC (haut pourvoi de coupure)
- Micro-fusible
FF: ultra-rapide <1ms
F: rapide 1 à 10 ms
T: retardé ou temporisé 10 à 100 ms
TT: ultra retardé 100 ms à 3 s
Quelles sont les caractéristiques importantes des éléments de protection ?
- Courant nominal In
- Tension nominale Un
- Contrainte thermique Ct
- Pouvoir de coupure
- Courant conventionnel de non fusion Inf
- Courant conventionnel de fusion If
- R ohmique
- Courbe de fusion
- Pouvoir de limitation
Citer les éléments de bases d’un disjoncteur.
Citer les courbes de déclenchement des disjoncteurs.
Expliquer la différence entre sélectivité totale et partielle.
- La totale signifie que le dispositif en aval assure que lorsqu’un court-circuit ce produit ce dernier déclenchera avant le dispositif en amont.
- La partielle signifie que le dispositif en aval est garanti de déclencher avant le dispositif en amont mais cela uniquement jusqu’à un certain niveau de surintensité.
Expliquer le disjoncteur sélectif.
Ces derniers possèdent un circuit auxiliaire qui est destiné à limiter le courant avant le déclenchement. Le circuit principal à résistance faible est tout d’abord commuté dans le circuit auxiliaire équipé d’une résistance série qui limite le courant puis ouvre après environ 50ms.
Citer les différentes terminologies de DDR.
Expliquer le fonctionnement d’un DDR.
- Transformateur d’intensité
- Bobine de déclenchement
- Mécanisme de déclenchement
- Dispositif d’essai
Transformateur d’intensité: la phase et le neutre sont bobinés autour du TI le champ magnétique généré par ses courants crée un flux magnétique à l’intérieur de la bobine si la somme du courant entrant est égale à la somme du courant sortant (1ère loi de Kirchhoff) le flux magnétique s’annule.
Bobine de déclenchement: si un courant de défaut s’écoule par la terre le courant entrant n’est plus égal au courant sortant, une tension est alors induite dans la bobine ce qui va produire un courant qui va entrainer la coupure du circuit à l’aide du relais déclencheur.
Mécanisme de déclenchement: Il assure la coupure omnipolaire du circuit principal en cas de défaut.
Dispositif d’essai: en appuyant sur le bouton test un courant de défaut est généré à travers une résistance, ce courant de défaut ne passant pas par le TI il simule donc un vrai défaut dans l’installation et est censé activer le mécanisme de déclenchement du DDR.
Citer les types de DDR.
Quelles sont les deux types de coup de foudre ?
Quels sont les types de parafoudre ?
- Type 1 Protection de ligne
- Type 2 Protection de tête
- Type 3 Protection fine
Quelle type de surtension créer la foudre ?
De quoi se compose un parafoudre ?
Quels sont les comportements d’un parafoudre ?
- Amorçage: le composant passe de l’état de très haute impédance a quasi-court-circuit (éclateurs).
- Ecrêtage: après un seuil de tension déterminé, le composant passant en faible impédance limite la tension à ses bornes (varistances et diodes d’écrêtage).
Qu’est-ce qu’un AFFD et son fonctionnement ?
C’est un détecteur d’arc.
Il écoute le bruit sur la ligne, il reconnait les caractéristique de courant et de tension d’un arc et va déclencher.
Que signifie mesurer ?
Mesurer signifie évaluer des dimensions, des grandeurs. On évalue ains la valeur numérique de la grandeur mesurée.
Quels sont les différents signaux mesurés en électricité ?
- Une différence de potentiel
- Une fréquence
- Un courant
- Une résistance
Différence entre appareils RMS et TRMS ?
RMS : Root Mean Square est capable de déterminer la valeur thermique efficace ou DC de toute forme d’onde AC.
Il prend la moyenne quadratique et fait x 1,11 pour les parties DC des signaux AC avec jusqu’à 40% moins élevés à 10% plus.
La partie DC n’est pas prise en compte, par exemple pour les triangulaire et rectangulaire.
TRMS: True RMS à la différence du RMS, il peut mesurer en même temps les ondes pures et les ondes sinusoïdales complexes.
Les composants AC et DC d’un signal sont prises en compte.
Limite des appareils TRMS (bande passante) si l’échantillonnage du signal est de plus de 50 kHz l’appareil n’arrive pas à mesurer par exemple derrière certain transformateur.
Quelles sont les normes qui décrivent les appareils de mesure ?
- EN61557 est la norme qui traite des mesures pour OIBT
- EN 61010 est la norme pour les classes d’appareil de mesure.
- EN61243-3 est la norme pour les appareilde mesure basse tension.
Citer les différentes catégories d’appareils de mesures.
CAT 1: Appareils électroniques
CAT 2: Appareils électroniques et ménagers
CAT 3: Distribution triphasé et lumière
CAT 4: Courant triphasé ligne d’alimentation
Que définit les classes ?
La classe de surtension liée à la catégorie va définir le niveau de protection contre les chocs électriques, surtensions transitoires ou encore valeur de crête importante.
Il faut que tous les éléments de l’appareil aient la même classe (cordon, pinces etc..)
Quelles sont les 3 grandes familles d’appareils de mesure ?
- Analogique
- Numérique ou digitaux
- Oscilloscope et enregistreur
Quelles sont les 3 erreurs de mesures ?
- Erreur d’observation (parallaxe)
- Erreur due à la technique de mesure
- Performance de l’appareil de mesure
Qu’est-ce que l’étendue de mesure pour un appareil analogique et un appareil digital ?
- Appareils analogiques à aiguille : Elle correspond à l’intervalle compris
entre la valeur minimale perceptible par l’appareil et la valeur maximale. - Appareils à affichage digital : Elle correspond au nombre de points. A savoir qu’un instrument courant affiche 3 digits et 1⁄2 repartis en 2000 points de mesure.
Comment sont notées les mesures sur un appareil digital ?
Expliquer la variabilité d’un appareil.
Exemple de sensibilité pour un appareil analogique.
Exemple de sensibilité pour un appareil digital.
Donner la définition de la sensibilité.
La sensibilité n’est rien d’autre que le gain statique de l’appareil.
Dessiner la courbe d’hystérésis.
Qu’est-ce que la fidélité ?
Si l’on répète plusieurs fois la mesure d’une même grandeur d’entrée dans les mêmes conditions, on obtient une certaine dispersion des valeurs de sortie.
Cette dispersion s’appelle la fidélité.
Qu’est-ce que la zone morte ?
Si, à partir d’une valeur stable, on provoque une très petite variation de la grandeur d’entrée, la sortie ne réagit pas de manière perceptible.
Il faut augmenter le signal d’entrée pour que le système décroche .
Cette zone d’insensibilité est appelée Zone morte.
Définir la précision.
La précision définit l’écart maximum entre la valeur réelle et la valeur lue.
Citer les classes de précision.
Définir l’erreur absolue et l’erreur relative.
- L’erreur absolue ne dépend pas de la déviation de l’aiguille mais de la construction de l’instrument. Elle est exprimée en % d’erreur en fin d’échelle.
- L’erreur relative est l’expression de l’erreur absolue (écart en fin d’échelle) reportée sur une autre partie de l’échelle de mesure, exprimée en %.
Deux exemples de calcul d’erreur absolue et relative pour des appareils analogique et numérique.
En analogique, pour l’erreur absolue, on prend l’étendue de mesure maximum de l’appareil pour calculer. En numérique, on prend la valeur mesurée, attention de prendre la bonne précision en % selon ce qu’on mesure et attention à la précision de mesure si c’est 0,1 ou 1 pour savoir si l’appareil prend en compte les chiffres après la virgule.
L’erreur relative dans les deux cas on prend la valeur mesurée, mais en numérique il y a la différence de digit qui rentre en ligne de compte et on trouve des %.
Exemple 1: si on a un appareil analogique avec une fin d’échelle de 600V avec une précision de 2,5 et qu’on mesure une tension de 250V:
Erreur absolue : (600x2,5) / 100 = +- 15V
Erreur relative pour 250V : (15x100)/250 = 6%
Exemple 2: si on prend un appareil numérique 3,5 digits (donc 2’000 points) 2,5% +-4 digits capable de mesurée jusqu’à 600V et qu’on mesure une tension de 200V.
Vu qu’il est de 4 digits, on peut mesurer maximum 1999 points ou 199,9 ou 19,99.
2,5% de 200V = 5V
+- 4 digits = 4V
Erreur absolue= 9V donc max. 209V min. 196V
Erreur relative = (9x100)/200 = 4,5%
Du point de vue de la construction, citer 2 types d’amortisseurs d’aiguilles.
- Amortisseur dans une chambre à air
- Amortisseur par courant de Foucault
Citer les méthodes fondamentales de mesure.
- Méthode par déplacement
- Méthode par comparaison
Citer les principes de mesures.
- Principe électromagnétique
- Principe électrostatique
- Principe électrothermique
Quelques symboles d’appareils.
Exercice gamme de mesure.
Coefficient = nbre de division / gamme = 40/4 = 10
Puis diviser l’indication de l’aiguille par 10. 23/10 = 2,3
Exercice appareils.
Quels sont les symboles des parafoudres ?
Quelle est la longueur minimum entre un parafoudre type 1 et un type 2 ?
Minimum 10 m afin de s’assurer que le type 1 réponde avant le type 2.
