chp vi les mesures electriques
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Chapitre IV: MESURE ELECTRIQUE
I- LES GRANDEURS ELECTRIQUES ET UNITES DE MESURE
II- GENERALITES SUR LES APPAREILS DE MESURE
III- LES APPAREILS A DEVIATION EN COURANT CONTINU
IV- LES METHODES DE MESURE
V- LES ERREURS DE MESURE
Exercices dapplication
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I- GENERALITES :
La mesure joue un rle de plus en plus important dans les domaines
lectriques et lectroniques. On mesure avec pour but :
- La vrification exprimentale dun circuit ;
- La modlisation, la mise au point ou le dpannage dun montage ;
- La certification dun procd ou dun produit, dans le domaine industriel ;
- La maintenance ou la rparation dun dispositif lectrique ou lectronique.
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I-LES GRANDEURS ELECTRIQUES ET
UNITES DE MESURE
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Dans le domaine lectrique et lectronique, on utilise plusieurs types
dappareils de mesure, tels que :
- Le voltmtre ( analogique et numrique) pour mesurer des tensions ;
- Lampremtre, pour mesurer des intensits ;
- Le wattmtre pour mesurer des puissances ;
- Lohmmtre pour mesurer des rsistances etc
Le voltmtre, ampremtre et ohmmtre sont souvent regroups en un seul
appareil qui sappelle multimtre.
Parmi les autres appareils de mesure couramment utiliss par llectricien
devisualiser la forme dune onde et dobtenir de nombreux renseignements
( amplitude, priode,etc).
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II- LES GRANDEURS ELECTRIQUES ET LEURS UNITES.
Les principales grandeurs lectriques quun lectrotechnicien est amen
mesurer sont les suivants :
- La tension, ou ddp entre deux points ;
-Lintensit dun courant dans une branche ;
- La rsistance dun rcepteur ;
- La capacit dun condensateur ;
- La puissance dissipe dans un circuit ;
-La frquence et la priode dun signal.
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Les grandeurs et units de base dans le systme international sont donns
par le tableau suivant
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2 - GENERALITES SUR LES APPAREILS DE
MESURE:
I- LES APPAREILS DE MESURE ANALOGIQUES:
Un appareil de mesure comprend gnralement un ou plusieurs inducteurs
fixes ( aimant permanant ou lectroaimant) agissant sur un quipage
cadre mobile autour dun axe fixe.
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a- Classifications des appareils dviation :
La classification usuelle des appareils dviation utilise la nature du phnomne
physique qui rgit le fonctionnement de lappareil. On distingue plusieurs types
dappareils, dont les principaux types sont :
Appareil magnto lectrique :
Appareils ferromagntiques :
Appareils lectrodynamiques :
Appareils lectrostatiques :
Appareils thermiques :
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b- Symboles ports sur les cadrans des appareils de mesure analogiques :
Sur le cadrant dun appareil de mesure analogique, le constructeur indique
souvent , le type dappareil, la nature du courant, la tension dpreuve
dilectrique, la position de lecture, la classe de prcision, la sensibilit etc
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2- LES APPAREILS DE MESURE NUMERIQUES:
a- Schma synoptique dun appareil de mesure numrique :
Le schma synoptique gnral dun appareil de mesure numrique est donne par
le schma fonctionnel suivant :
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1- PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Le principe de fonctionnement dun appareil magnto-lectrique est bas sur les
forces agissant sur un conducteur porteur de courant et plac dans un champ
magntique B uniforme.
Si la boucle comporte N spires, alors C = N. B.L.l.d
III- LES APPAREILS A DEVIATION EN COURANT
CONTINU ( LES APPAREILS MAGNETOELECTRIQUES)
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2- SCHEMA EQUIVALENT DUN EQUIPAGE A CADRE MOBILE
Ig : Le courant maximal qui fait dvier laiguille de lECM sa pleine chelle.
Rg : rsistance totale de la bobine N spire .
On peut modliser un quipage cadre mobile ( ECM ) suivant le schma
simplifie suivant :
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3- UTILISATION DES APPAREILS MAGNETO-ELECTRIQUES
La plus part des appareils magnto-lectriques est utiliss en : Ampremtres,
voltmtres et ohmmtres.
a- Utilisation en ampremtres :
LECM est un ampremtre qui mesure des courants infrieurs Ig. Ce courant
Ig est limit par les dimensions de la bobine et du ressort de rappel. Pour
obtenir un ampremtre qui mesure des courants suprieurs Ig, on lui adjoint
des rsistances additionnelles ( appeles shunts ) en parallle avec lECM,
qui doivent tre prcises et assez faibles.
Deux cas de figures sont possibles :
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a- Utilisation en ampremtres : :
En crivant la loi dohm entre les deux
bornes de lappareil pour chaque calibre
, on peut calculer les valeurs de R1 et
R2. En effet :
R1 = Rg.Ig/(Ical1 Ig )
R2 = Rg.Ig/(Ical2 Ig )
Schma de principe dun ampremtre
multigamme deux calibres
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a- Utilisation en ampremtres : :
Les rsistances R1 et R2 sont dtermines en crivant la loi dohm entre
les bornes
dutilisation de lappareil. En effet :
( R1 + R2 ). ( Ical2 Ig ) = Rg.Ig et R1.( Ical1 Ig ) = (Rg + R2 ).Ig
ce qui donne : R2 = [ Rg.Ig.( Ical1 Ig )/( Ical2- Ig ) Rg.Ig ] / Ical1.
R1 = [ Rg.Ig / ( Ical2 Ig ) R2 ].
Schma de principe dun ampremtre universel deux calibres
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b- Utilisation en voltmtres :
Un ECM seul est un voltmtre qui mesure des tensions inferieurs
Rg.Ig. Pour obtenir un voltmtre qui mesure des tensions suprieurs
Rg.Ig, on doit ajouter des rsistances additionnelles en srie qui
doivent tre assez grandes, insensibles aux variations de la
temprature ambiante. Ces rsistances sont gnralement fabriques
en manganite ou en constantin.
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Schma de principe dun voltmtre multigamme deux calibres.
b- Utilisation en voltmtres :
Les rsistances R1 et R2 sont dtermines en crivant la loi dohm entre les
bornes dutilisation de lappareil. En effet :
R1 = Ucal1/Ig Rg
R2 = Ucal2/Ig Rg
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b- Utilisation en voltmtres :
Schma de principe dun voltmtre universel deux calibres.
Les rsistances R1 et R2 sont dtermines en crivant la loi dohm entre
les bornes dutilisation de lappareil. En effet :
R1 = Ucal1/Ig Rg
R2 = Ucal2/Ig ( Rg + R1 )
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c- Utilisation en ohm-mtre
Un ohm-mtre mesure la rsistance dun circuit ou dun composant. Le schma
simplifi dun ohm-mtre est constitu par une pile qui fournit le courant la
rsistance mesure travers lECM.
Rx : Rsistance mesurer.
Rx = Eg/I Rg avec Eg = Rg.Ig
Avant de mesurer Rx, il faut :
-dbrancher toute source de tension,
-dconnecter le composant dont on veut mesurer sa rsistance Rx,
- mettre les deux bornes de lappareil en court circuit, afin dobtenir une dviation
pleine chelle,
- enlever le court circuit,
- connecter la rsistance Rx ( mesure ) entre les bornes de lohm-mtre et lire la
dviation de laiguille.
Schma de principe dun ohm-mtre .
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d- Utilisation en multimtre
Dans un multimtre, qui combine plusieurs fonctions ( ampremtre,
voltmtre, ohm-mtre) en un seul, le passage dune fonction lautre
se fait en agissant sur un commutateur pour slectionner la fonction
et le calibre dsir.
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Les mthodes de mesures peuvent tre ranges en trois grandes
familles :
- mthodes de dviation directe et indirecte,
- mthodes des ponts,
- mthodes de rsonances.
IV- LES METHODES DE MESURE
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Gamme de mesure - tendue de mesure
La gamme de mesure
Ltendue de mesure
Courbe dtalonnage
Sensibilit
Rapidit, temps de rponse
Bande passante
Grandeur dinfluence et compensation
Classe de prcision
Rsolution
V- LES ERREURS DE MESURE
1- CARACTERISTIQUES DES INSTRUMENTS DE MESURE :
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Classe de prcision La classe de prcision dun appareil de mesure correspond la
valeur en % du rapport entre la plus grande erreur possible sur ltendue de mesure :
Rsolution Lorsque lappareil de mesure est un appareil numrique, on dfinit la
rsolution par la formule suivante :
1- CARACTERISTIQUES DES INSTRUMENTS DE MESURE :
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2- LES INCERTITUDES DE MESURES
a-Incertitude absolue instrumentale :
Cette incertitude instrumentale est donne par les expressions suivantes :
b-Incertitude absolue de la mthode : (X)mth
c-Incertitude absolue totale :
Cest la somme de lincertitude instrumentale avec celle de mthode.
note
(X)tot = (X)inst + (X)mth