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enseignement, concours caplp externe 2005 : charge d'une batterie En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptés à vos centres d’intérêts. |
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Sur la batterie d’une automobile figurent les indications : 12 V – 44 Ah. Signification de ces deux indications / 12 V : tension aux bornes de la batterie chargée ; 44 Ah : quantité d'électricité stockée ( la batterie peut débiter un courant d'intensité I= 1 A pendant 44 h ) La tension mesurée aux bornes de la batterie à vide est de 12,5 V. En s'aidant du diagramme ci-dessous, on peut conclure que l’état de charge de la batterie est compris entre 20 et 80%.
Pour apprécier avec précision l’état de charge d’une batterie, on mesure la masse volumique de l’électrolyte et, pour cela, on utilise un pèse-acide ou densimètre.
Plongé dans l'eau de masse volumique re, il affleure (1); par contre dans un liquide de masse volumique r >re, il occupe la position (2). La masse volumique de l’électrolyte ainsi mesurée est de 1,20 kg L-1. En se référant à la courbe ci-dessous on déduit le pourcentage de charge de la batterie : 35 %
La quantité d’électricité manquant au regard de la capacité nominale affichée est : 44*(1-0,35) = 28,6 Ah. La durée de la charge nécessaire pour recharger la batterie si l’intensité moyenne du courant de charge est de 1,9 A : t=28,6/1,9 = 15 h. chargeur de batterie : Le chargeur de batterie est constitué, selon le schéma simplifié ci-dessous, par une diode D, une résistance R et un transformateur dont la plaque signalétique porte les indications : 230 V/24 V – 50 Hz - 1 kVA.
Loi de Lenz : par ses effets électromagnétiques, le courant induit tend à s’opposer à la cause qui lui donne naissance. Loi de Faraday : un circuit fermé traversé par un flux magnétique F variable est le siège d'une force électromotrice d'induction e=-dF/dt Principe de fonctionnement d’un transformateur : Un transformateur comporte deux enroulements imbriqués disposés autour d’un noyau feuilleté en fer doux. Au bornes de l'enroulement primaire on applique une tension variable : en conséquence, le circuit magnétique est traversé par un flux variable : ce dernier donne naissance à des f.e.m. induites aux bornes des enroulements. La valeur de la f.e.m au secondaire dépend du rapport des nombres de spires de chaque enroulement.
La tension aux bornes du secondaire a pour expression u = U 2½ sin(wt) = 24*2½ sin ( 2pf) =34 sin (314t) et la diode est idéale. En charge, la batterie développe une force électromotrice E de 14 V qui ne doit pas être dépassée sans dégrader l’électrolyte. La résistance interne de la batterie est considérée comme nulle. Rôle de la diode lors de la charge de la batterie : la diode ne laisse passer le courant que dans un seul sens, celui de la charge. La diode est passante si u(t) > E, soit entre les dates t1 et t2, à chaque période, telles que : 34 sin (314t)> 14 ; sin(314t)>0,412 ; t1 = 1,35 10-3 s et 8,65 10-3 s.
Dans ce cas, écriture de la loi des mailles dans le circuit : u(t) -E = Ri(t) + uD avec UD=0. Calcul de la valeur de R pour que l’intensité maximale Imax soit de 8 A : Imax = (Umax) -E) / I =20/8 = 2,5 W. Un pont de 4 diode ( Graëtz) permet de doubler la valeur moyenne de i sans modifier sa valeur maximale.
On mesure la valeur moyenne et la valeur efficace du courant : Imoy = 1,9 A ; Ieff = 3,5 A. Puissance perdue par effet Joule : P= RI2eff =2,5*3,52 =30,6 W. Puissance moyenne fournie à la batterie : E Imoy =14*1,9 = 26,6 W Rendement de la charge de la batterie : 26,6 / (26,6+30,6) =0,46. Afin d’obtenir un meilleur rendement : Filtrer la tension redressée à l'aide d'un condensateur. Ajuster l’intensité à sa valeur optimale à l'aide d'un régulateur électronique. |
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