Physique 2002 S.T.I (Génie Mécanique) Baccalauréat technologique

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Examen du Secondaire Baccalauréat technologique. Sujet de Physique 2002. Retrouvez le corrigé Physique 2002 sur Bankexam.fr.

Sujets

• Physique
• 2002

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• Publié par: bankexam
• Publié le: 07 juin 2007
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• Langue: Français

Extrait

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BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE

2PYGMPO1

Série

SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES

SPECIALITE GENIE MECANIQUE

SESSION 2002

Épreuve

SCIENCES PHYSIQUES ET PHYSIQUE APPLIQUÉE

Durée 2 h

Coef. 5

Ce sujet comporte 5 pages

L’usage des calculatrices est autorisé pour cette épreuve.

(circulaire n° 99-186 du 16/11/1999)

Un moteur asynchrone associé à son variateur de vitesse entraîne un tapis

roulant par l’intermédiaire d’un réducteur.

Moteur

Énergie

asynchrone

Réducteur

Tapis roulant

électrique

+

variateur

Cette étude comporte deux parties :

-

Étude du moteur et de son variateur de vitesse

-

Étude mécanique de l’ensemble

Les exercices 1 et 2 peuvent être traités indépendamment l’un de l’autre.

Les parties A, B, C de l’exercice 1 peuvent être traitées indépendamment les unes

des autres.

EXERCICE N°1 : ÉLECTRICITÉ (17 points)

Les enroulements d’un moteur asynchrone triphasé sont trois récepteurs

identiques. Alimentés en régime sinusoïdal, ils présentent donc chacun une

impédance Z et un déphasage

j

du courant par rapport à la tension.

Sur la plaque signalétique du moteur, on lit :

400 V / 700 V

8 Pôles.

7,8 kW à 700 tr/min.

On effectue un démarrage étoile-triangle du moteur asynchrone.

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A.] Fonctionnement du moteur en couplage étoile

On réalise l’essai suivant :

A.1] On mesure alors les valeurs suivantes :

Appareil n°1: 5 A :

Appareil n°2 : 950 W

Appareil n°3 : 230 V.

Dire précisément quelles sont les grandeurs mesurées respectivement par

les appareils 1, 2 et 3.

A.2] A partir de ces indications, calculer :

A 2 1 ] la valeur efficace U des tensions composées du réseau utilisé ;

A 2 2 ] l’impédance Z présentée par chaque enroulement ;

A 2 3 ] la puissance active P absorbée par le moteur triphasé ;

A 2 4 ] la puissance apparente S ;

A 2 5 ] la puissance réactive Q ;

A 2 6 ] le facteur de puissance cos

j

;

A 2 7 ] le déphasage

j

.

B. ] Fonctionnement du moteur asynchrone en couplage triangle

Les mêmes enroulements du même moteur sont maintenant couplés en

triangle sur le même réseau 230 V / 400 V / 50 Hz.

On donne l’impédance Z = 46

W

et le déphasage

j

= 35 ° de chaque enroulement.

B 1] Sur le document réponse (figure n°1) représenter le couplage des

enroulements du moteur. Quelle est la tension supportée par un

enroulement ?

B 2 ]

Calculer :

B 2 1] la

valeur

efficace

J de l’intensité du courant dans chacun des

enroulements ;

1

2

P

h

a

s

e

1

P

h

a

s

e

2

P

h

a

s

e

3

N

e

u

t

r

e

3

Z

,

ϕ

Z

,

ϕ

Z

,

ϕ

*

*

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B 2 2 ] la valeur efficace I des intensités des courants en ligne ;

B 2 3 ] la puissance apparente S ;

B 2 4 ] la puissance active P

a

absorbée par le moteur ;

B 2 5 ] la puissance réactive Q.

B-2-6 ] la fréquence de synchronisme n

s

du moteur ;

B-2-7 ] le glissement g ;

B-2-8 ] le couple utile T

u

;

B-2-9 ] le rendement

h

du moteur.

C ] Variation de vitesse du moteur asynchrone

Chaque phase du moteur asynchrone est maintenant alimentée entre M et N

par le montage suivant :

K

1

E

U

C

(t)

La commande des interrupteurs

est

périodique

de

période :

M

CHARGE

N

T=20 ms.

E

On donne : E = 230 V.

K

2

C 1 ] Indiquer, sur un schéma, les branchements d’un oscilloscope afin de

visualiser la tension u

c

(t).

C 2 ] On commande les interrupteurs de la manière suivante :

0

<

t

<

T/2 : K

1

fermé et K

2

ouvert ;

T/2

<

t

<

T : K

2

fermé et K

1

ouvert.

Représenter sur le document réponse (figure n°2) la tension u

c

(t).

C 3 ] Calculer la valeur efficace U

C

de la tension u

c

(t).

C 4 ] Avec quel type de voltmètre mesure-t-on cette valeur efficace U

C

?

C 5 ] Citer le nom du convertisseur étudié ici permettant le réglage de la

vitesse d’un moteur asynchrone à partir d’une source de tension

continue.

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EXERCICE N°2 : ÉTUDE MÉCANIQUE DE L’ENSEMBLE (3 points)

Un moteur électrique entraîne un tapis roulant par l’intermédiaire d’un réducteur

de vitesse.

La vitesse angulaire

W

R

de sortie du réducteur est de 10 rad/s.

La vitesse linéaire du tapis roulant est de 3 m/s.

On admettra que le déplacement du tapis nécessite une force de 1000 N dont le

point d’application se déplace avec lui.

Le rapport r du réducteur de vitesse est défini par : r =

W

M

/

W

R

(

W

M

étant la vitesse

angulaire du moteur). On donne : r = 10. Le rendement de ce réducteur est de

75%.

Calculer :

1°) la puissance P

T

nécessaire au tapis roulant ;

2°) le couple T

R

nécessaire à l’entraînement du tapis roulant ;

3°) la vitesse angulaire de rotation

W

M

du moteur en rad/s ;

4°) la puissance utile du moteur P

U

.

Energie

électrique

Moteur

Réducteur

Tapis roulant

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DOCUMENT RÉPONSE

Figure 1

Figure 2