Etude d'une source de courant, appareillage de protection concours technicien laboratoire 2008

Le circuit de commande du hacheur comporte une source de courant permettant de charger un condensateur à courant constant. L'amplificateur opérationnel est parfait et fonctionne en régime linéaire. Le condensateur n'intervient pas dans les calculs. Exprimer l'intensité du courant i0 en fonction de i1 et i2. i0 = i1 + i2. Exprimer l'intensité du courant i1 en fonction de R1, u1 et u'1. u'1+R1i1=u1 soit i1=(u1-u'1) /R1. Justifier que les tensions u2 et u'2 sont égales et en déduire que les intensités i2 et i'2 sont égales. E- et E+ sont au même potentiel ( ud=0), en conséquence u2 = u'2. Or u2 =R2 i2 et u'2 = R2 i'2 par suite i2 = i'2. Exprimer i'2 en fonction de u'1 et R1. En déduire que i0=u1/R1. L'intensité du courant dans l'entrée E- étant nulle i'1=i'2. Or u'1 = R1 i'1 par suite i'2 = u'1 / R1. i0 = i1 + i2 = (u1-u'1) /R1+ u'1 / R1 : i0=u1/R1.   Calculer la valeur de R1 si i0 = 50 10-6 u1. R1 = u1/ i0= u1/ (50 10-6 u1)=1/50 10-6 = 2 104 W. Etude de la base de temps. La source de courant d'intensité i0, permet de charger à courant constant un condensateur de capacité C. On considère qu'à l'instant t=0 le condensateur est déchargé.   Montrer que dans ces conditions, l'expression de u3 en fonction du temps s'écrit : u3(t) =i0/C t. u3(t) = q/C et q = i0 t soit u3(t) =i0/C t. Exprimer u3(t) en fonction de u1, C et t. i0=u1/R1 d'où : u3(t) =u1/(R1C) t. Quand la tension u3(t) atteint la valeur de seuil Useuil, le condensateur est mis en court-circuit pendant une durée très brève par un transistor bipolaire, puis la charge reprend. Déterminer l'expression de la période T1 du signal obtenu en fonction de Useuil, C et u1. La durée de la décharge étant très brève : T1 ~ durée de la charge. t =u3(t) R1C /u1 ; T1 ~ useuil R1C /u1. A.N : Useuil = 5V ; T1= 10 ms ; u1 = 1 V. Calculer C. C = u1T1 / (useuil R1)=1*0,01 /(5*2 104) = 10-7 F.   Tracer le chronogramme de la tension u3(t) lorsque u1 = 1 V.   Proposer un montage permettant d'obtenir la tension de commande uc(t) du hacheur à partir de la tension u3(t), le rapport cyclique a étant réglé à l'aide d'un potentiomètre. Expliquer le fonctionnement de ce montage. Appareillage de protection. Citer les principaux domaines des tensions. très basse tension TBT basse tensionBT haute tension HTA haute tension HTB alternatif <50 V 50 à 1000 V 1000 à 50 000 V >50 000 V continu <120 V 120 à 1500 V 1500 à 75 000 V >75 000 V A qule domaine appartient la tension d'alimentation du hacheur, 24 V ? TBT. Manipuler sur les montages alimentés par cette tension comporte t-il des risques pour les personnes ? pour le matériel ? Si oui, préciser lesquels ? Aucun risquespour les personnes ; par contre un court circuit peut toujours endommager le matériel. La figure ci-dessous représente l'appareillage de sécurité contenu dans le coffret électrique d'une salle de TP. Ces matériels sont destinés à protéger les personnes et le matériel. Donner le nom et les 2 fonctions du dispositif 1. Sectionneur : il sépare le circuit de son alimentation et assure une protection par fusibles Donner le nom et la fonction du dispositif 2. Expliquer brièvement son fonctionnement. Disjoncteur différentiel : protection des personnes. Chaque conducteur ( phase et neutre) passe dans un tore magnétique ; il en résulte deux champ magnétique qui s'annule tant que les intensités sont égales. En cas d'une différence entre les courants ( si une fuite), le champ magnétique résultant n'est pas nul ce qui entraîne la commande d'un dispositif de coupure. Donner le nom du dispositif 3. Que représente les symboles 3.1 et 3.2. Expliquer brièvement l fonctionnement de 3.2. Disjoncteur magnétothermique : 3.1 : disjoncteur magnétique : une forte intensité produira un champ magnétique intense : ce dernier déclenchera le déplacement d'un noyau de fer doux qui ouvrira mécaniquement le circuit. 3.2 disjoncteur thermique : dans ce disjoncteur des spires s'échauffent par effet Joule. A une certaine température un bilame se déclenche.

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