chp vi les mesures electriques

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

N.Sefiani Chp IV- La mesure Electrique 1

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.


I-LES GRANDEURS ELECTRIQUES ET

UNITES DE MESURE

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).


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.


Les grandeurs et units de base dans le systme international sont donns

par le tableau suivant


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.


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 :



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


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 :


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)


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 :


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 :


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


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


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.


Schma de principe dun voltmtre multigamme 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



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 )


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 .


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.


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


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 :


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 :


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

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