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alimA27
Bac STI2D

TP n°24 : Alimentations stabilisées

Nom :  
Centre d'intérêt : CI 
Classe : 1ère Sti2d Sin
Id programme : sin15, sin31  
Conditions : Seul, durée  3 heures.
Matériel : - Alimentation stabilisée;
- Voltmètre, Oscilloscope;
Logiciel :  -Proteus
Document :  

I. Objectifs

II. Présentation

Représentation de la chaîne d'énergie et d'information

Les alimentations fournissent à un objet technique l’énergie électrique nécessaire à son fonctionnement.
Dans la plupart des cas, la fonction alimentation transforme les caractéristiques de l'énergie livrée par le réseau EDF
pour les adapter aux conditions d'alimentation de l'objet technique.
La tension du réseau EDF est alternative, de valeur efficace 240 V.
Le fonctionnement des circuits électronique d'un objet technique électronique nécessite en général une alimentation sous Très
Basse Tension, en courant continu, pour le raspberry pi, c’est 5V.


Rechercher sur Internet :
La définition de la valeur efficace d’une tension
.
La valeur efficace de la tension EDF.

La période et la fréquence de la tension EDF.

Tension maximum de la tension EDF

Dessiner ou trouver un chronogramme de la tension EDF:

 

III. La fonction adaptation

Télécharger le schéma ci-dessous ici

Transformateur

Un transformateur est un quadripôle muni de :

Les enroulements primaire et secondaire sont électriquement indépendants et placés sur un circuit magnétique unique.

Regarder l'animation ci-dessous :

 

L’enroulement primaire est alimenté par une source de tension alternative sinusoïdale u1, la plupart du temps le réseau E.D.F.
Une tension sinusoïdale u2 est disponible aux bornes du secondaire.

Dans un transformateur, en fonctionnement à vide, le rapport des valeurs efficaces des tensions d’entrée et de sortie est fonction du nombre de spires des enroulements primaires et secondaires.

 Un transformateur est caractérisé par la puissance qu’il est capable de transmettre, en fonctionnement, à une charge.
Cette puissance, appelée puissance apparente S, est la valeur du produit U*I. Elle s’exprime en voltampères (VA).

Pour un transformateur parfait, sans pertes :
3.1. Rechercher sur le Bloc alimentation du raspberry pi la tension primaire, la tension de sortie, la puissance,
ainsi que les courants d'entrée et sortie du transformateur du Raspberry Pi (RPI).
3.2. Lancer la simulation sous proteus du transformateur du RPI et mesurer la tension au primaire et au secondaire.

3.3. Calculer le rapport de transformation du transformateur du RPI
3.4. Sachant que le nombre de spires au secondaire est de 100, calculer le nombre de spires au primaire.


IV. Fonction redressement


4.1. Utilisation d’un composant : la diode

Donner la caractéristique et le modèle équivalent d’une diode idéale.

4.2. Redressement monoalternance

D1 : diode 1N4007
R1=100Ω

Visualiser et relever us et uc . Préciser les valeurs numériques des grandeurs caractéristiques pour uc :valeur crête et période.
Mesurer la valeur efficace de uC.

On retourne la diode. Faire les mêmes relevés.

Conclure.

 


4.3. Redressement double alternance en pont de Graëtz

4.3.1. Montage

5.2. Mesures

Relever us, uC, is et iC.

En déduire quelles sont les diodes passantes pendant chaque alternance.

Déterminer la période et la fréquence de uc. Cette tension est-elle toujours sinusoïdale ? Est-elle continue ?
Le courant d’intensité iC est-il continu?

Mesurer la valeur efficace de u et uC et la comparer à leur valeur théorique.

VI. Fonction filtrage

6.1. Filtrage par condensateur

On branche en parallèle à la résistance R un condensateur C de 47μF ou de 1000μF.
Dessiner et réaliser le schéma de montage.


Visualiser et relever en concordance de temps us, i , ic et uC pour chaque valeur de C.
Effectuer les mesures et compléter le tableau ci-dessous.

 

 

Mesures

C1=47F

R.C1=

C2=1000F

R.C2=

Valeur maximale de uC : uCMAX

 

 

Valeur minimale de uC : uCMIN

 

 

Ondulation : uCMAX-uCMIN

 

 

Valeur efficace de uC

 

 

 Visualiser et relever iC et uC en concordance de temps.

Conclure.

6.2. Lissage par bobine

On débranche le condensateur C et on branche en série avec la résistance R une bobine de 1H.

Donner le schéma de montage pour visualiser à l’oscilloscope uC et iC sans utiliser la sonde différentielle.

Visualiser et relever uC et iC.

Mesurer la valeur efficace de iC.
Faire varier la valeur de l’inductance de la bobine. Est-ce que la valeur efficace de iC varie et l’allure de uC change ?

Conclure.

VII. Fonction régulation

Pour avoir une tension uc parfaitement lissée, nous allons utilisé un régulateur intégré de tension (RIT).

Le data book du composant est le suivant : 

http://www.hep.upenn.edu/SNO/daq/parts/lm7815.pdf

A partir du data book, relever les paramètres suivants :

Vous allez réaliser le montage ci-dessous, pour étudier le RIT.

 RIT: L7805

Visualiser et relever uc. En déduire le rôle du RIT.

Mesurer la valeur efficace de uc. Calculer la puissance utile (Pu) dans la charge (R1).

En déduire, l'intensité du courant dans la charge ic.

ic est-il conforme à la valeur indiqué dans le data book?

 

VIII. Rendement du montage

Mesurer la valeur efficace de up et ip, la tension et l'intensité du courant au primaire du transformateur.

En déduire la puissance absorbée (Pa) par le montage.

Calculer le rendement η du montage.

 Conclure sur le rôle du R.I.T.

 

 IX. Conclusion sur La fonction alimentation

 

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