Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Lang TRAN ‐TIEN : Professeur à l’École Supérieure d’Électricité
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Lire l’articleINTRODUCTION
La phase fait l’objet de la mise en œuvre de nombreuses méthodes de mesure, qui sont exploitées dans des domaines très diversifiés.
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Dans le cadre des courants forts, citons l’importance du facteur de puissance pour la définition qualitative d’une installation électrique, la nécessité d’un contrôle de phase lors du couplage de deux réseaux, l’intérêt de la mesure de l’angle interne des machines synchrones en régime perturbé et de l’enregistrement de la différence de phase transitoire entre tensions et courants d’un moteur asynchrone lors de démarrages, etc.
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En technique de courants faibles, la phase est un paramètre aussi fondamental que l’amplitude, et peut devenir parfois un point crucial : il faut la surveiller, conditionner, avancer ou retarder avec soin et précaution ; citons le rôle de la phase dans les systèmes d’asservissement, les chaînes d’acquisition et de transmission de données, les lignes téléphoniques, la télévision, la technique du radar, les télécommunications spatiales, etc.
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Il ne faut pas limiter la mesure de phase au seul phénomène électrique : à l’aide de capteurs, on transforme les grandeurs physiques en tensions électriques ; on étudie ainsi les phénomènes de propagation fluidique ou de vibrations mécaniques ; c’est, par exemple, en mesurant le module et la phase d’une impédance mécanique en différents points d’une structure que l’on comprend la tenue de la structure aux vibrations, en vue de localiser les points et lignes nodaux dans les constructions mécaniques continues, ou de déterminer les fréquences de résonance, le module d’élasticité et le facteur de perte, ou encore de minimiser la transmission de vibrations . Ce sont là certains problèmes posés par la construction des machines modernes de haute qualité.
Du courant fort au courant faible, de toutes natures et de toutes fréquences, de nombreux principes de mesure de différence de phase ont été proposés et font appel à des montages très variés, chacun répondant souvent à des contraintes particulières et donnant des mesures ayant des significations bien définies.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1979 par TRAN-TIEN LANG
- Version courante de juin 2014 par André POLETAEFF
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Phasemètre électrodynamique4. Mesure de phase à l’aide du wattmètre
Cette méthode reste utilisée en métrologie classique, car son utilisation très simple nécessite des appareils courants.
Le montage est représenté en figure 24a.
Le wattmètre W mesure la puissance active P consommée par la charge, l’ampèremètre I et le voltmètre V mesurent la puissance apparente S = V I. Le diagramme rectangulaire des trois vecteurs puissances (figure 24b ) définit le facteur de puissance :
Les griefs sont nombreux autour de ce résultat : on a négligé la consommation propre des appareils, on a utilisé le montage aval qui a son erreur systématique, le montage amont donnerait également une erreur provenant de la chute de tension dans l’ampèremètre et dans la branche ampèremétrique du wattmètre. Dans les deux montages, la puissance active lue sur le wattmètre ne correspond pas à celle réellement consommée par la charge.
À ces erreurs s’ajoutent les erreurs par construction du wattmètre. En effet, l’enroulement voltmétrique du wattmètre monté sur un cadre mobile évolue dans le champ d’induction
(figure 25) engendré par les deux demi‐bobines de l’enroulement ampèremétrique. La résistance R et la bobine du cadre créent un retard de phase dans la composante voltmétrique. Cette erreur peut être éliminée lors de l’étalonnage du wattmètre si la fréquence du réseau reste constante.
En plus, il ne faut pas oublier que la rotation θ du cadre donnée souvent sous la forme :
est valable uniquement pour une période donnée du signal sinusoïdal. Si la période est différente ou si le signal possède un taux de distorsion, même faible, l’indication...
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Mesure de phase à l’aide du wattmètre
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - HANSON (R.C) - Narrowband noise immunity in a broadband gain phase meter - (Immunité au bruit à bande étroite dans un phasemètre à large bande). Hewlett‐Packard J., 23, no 9, p. 17-20, mai 1972.
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(2) - DART (R.) - Impédance mécanique et applications à l’étude dynamique des structures. - Spectral Dynamics.
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(3) - AZENCOT (J.), PROST (R.) - Phasemètre large bande à détection synchrone utilisant une ligne à retard comme étalon de temps. - Onde Électrique (F), 55, no 6, p. 341-6 (1975).
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(4) - HILLS (M.T.) - Measurement of small phase changes with the aid of an oscilloscope with a differential imput (Mesure de faible variation de phase à l’aide d’un oscilloscope à entrée différentielle). - Electronics Letters (GB), p. 267, juin 1967.
-
(5) - HAUG (A) - Phase measurement. Digital methods (Mesure de phase. Méthodes digitales). - Elektrotech. Z. (ETZ‐B) (D), 25, no 11, 5 juin 1973.
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