Corrige BTS ELECTRO Physique appliquee a l electrotechnique 2007

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Corrigé BTS Electrotechnique 2007 Physiques AppliquéesSession : 2007Correction du sujet de Physiques Appliquées 2007Partie A : Elément de dimensionnementA.1- MoteurA.1.1-a/ Puissance de traction Pt nécessaire21000 Pt  15 110   14005W 3600 b/ Puissance utile Pu sachant que le rendement r=0.82Pt 14005Pu    17079Wr 0.82A.1.2-a/ Vitesse angulaire d'une roue  r1000110 3600   18.72tr / sec  117rad / sr   0.52b/ Vitesse de rotation du moteur, 8100 2.   848.23rad / s60c/ Rapport de réduction du réducteurK=7.2A.2- BatterieA.2.1- Tension Um aux bornes d'un moduleUm=3.5*2=7VA.2.2- Nombre de module que contient la batterie et tension à ses bornes180/6=30 modules donc U0=30*7=210VA.2.3-a/ Energie d'un élémentWélément=24000/180=133.33 A.hTéléchargé sur http://www.aidexam.com 1Corrigé BTS Electrotechnique 2007 Physiques Appliquéesb/ Capacité d'un élémentQélément=Wélément/Vélément=133.33/3.5=38.09 A.hA.2.4-a/ Durée pendant laquelle la batterie pourra fournir Pbatttbatt=24/20=1.2h soit 1h12minb/ Autonomie du véhicule soit la distance parcourue à 110km/hDonc la distance d est de 132kmPartie B : Etude du moteurB.1- Identification des paramètres du modèleB.1.1- n=1500tr/min, déterminer la fréquence des tensions statoriquesF=100HzB.1.2- Valeur de la résistanced’un enroulement statoriqueR=0.06/2=0.03ΩB.1.3-E=A.Ω. Déterminer de Aa/A=E/Ω E=37V etΩ=157.08 donc A=0.236Wbb/ A constante ?E=KxNxFxfi p.  p  et 2.  ...
Publié le : jeudi 21 juillet 2011
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Session : 2007
Corrigé BTS Electrotechnique 2007 Physiques Appliquées
Correction du sujet de Physiques Appliquées 2007
Partie A : Elément de dimensionnement
A.1 Moteur A.1.1 a/ Puissance de traction Pt nécessaire 2 1000   Pt1400515 110W     3600   b/ Puissance utile Pu sachant que le rendement r=0.82 Pt14005 Pu17079W  0.82 A.1.2 a/ Vitesse angulaire d'une rouer 1000 110 3600 18.72tr117/ secrad/s r 0.52 b/ Vitesse de rotation du moteur,
8100 2. 848.23rad/s    60 c/ Rapport de réduction du réducteur K=7.2
A.2 Batterie A.2.1 Tension Um aux bornes d'un module Um=3.5*2=7V A.2.2 Nombre de module que contient la batterie et tension à ses bornes 180/6=30 modules donc U0=30*7=210V A.2.3 a/ Energie d'un élément Wélément=24000/180=133.33 A.h
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Corrigé BTS Electrotechnique 2007 Physiques Appliquées
b/ Capacité d'un élément
Qélément=Wélément/Vélément=133.33/3.5=38.09 A.h
A.2.4 a/ Durée pendant laquelle la batterie pourra fournir Pbatt tbatt=24/20=1.2h soit 1h12min b/ Autonomie du véhicule soit la distance parcourue à 110km/h Donc la distance d est de 132km
Partie B : Etude du moteur B.1 Identification des paramètres du modèle B.1.1 n=1500tr/min, déterminer la fréquence des tensions statoriques F=100Hz B.1.2 Valeur de la résistanced’un enroulementstatorique R=0.06/2=0.03Ω B.1.3E=A.Ω. Déterminer de A a/ A=E/ΩE=37V etΩ=157.08 donc A=0.236Wb
b/ A constante ? E=KxNxFxfi
p.p et FDonc Fk.N. . 2. .Esoit E = A.  d'où :.  p2. 2.  
Par conséquent A est une constante
B.1.4 a/ Relation entre V,E et I V=E+I(R+jLw)
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b/ Diagramme vectoriel
V
E
c/ Valeur de L V²=(E+Ri)²+(LωI)² on trouve L=0.21mH
Ri
Lωi
B.2Détermination de l’expression du couple
B.2.1 b/ Diagramme vectoriel
V
E
Axe I
jL. .I
B.2.2 Monter que V.cos()=E.sin() En projetant V et E sur l'axe des I (longueur en bleu sur le diagramme vectoriel) on a V.Cos= E. CosCQFD
B.2.3 Pa : Puissance absorbée par la machine
Pa=3xVI.cos=3xE.I.cos
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B.2.4 Moment du couple développé par la machine C=P/Ωavec A=E/Ω. Donc,C=3*A*I*cosCQFD
Partie C: Stratégie d’autopilotage de la machine synchrone
C.1 Commande à=0
C.1.1 Pourquoi=0
si=0 alors C=Cmax
C.1.2 De quelle variable le couple dépendil ?
Le couple dépend seulement de I
C.1.3 Etude du point de fonctionnement
a/ Valeur du moment du couple développé
C=3xA.I=111.6Nm
b/ Diagramme vectoriel
V
E
Lωi
c/ Valeur de V V²=E²+(LωI)² avec E=Aon trouve V=42.9V d/ Valeur deV.cos()=E.sin()=E cos=E/V soit=arccos(37/42,3) donc= + 29 °
C.2 Commande àvariable
C.2.1 Etude du point de fonctionnement
a/ Valeur du moment du couple développé
C=3xA.I.cos=57.48 N.m
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b/ Valeur de f f=333.33Hz ω=2 xpi x 333.33=2094rad/s
c/ Déterminer E et LIω
E= 125,6 Volts et L.ω.I=68
b/ Diagramme vectoriel
e/ Déterminer V et
Par le calcul :
E = 125,6 Volts
L..I=68 Volts
E.Cos Cos0,862 et 
V
E
Jl. .I
En utilisant le théorème de Pythagore, on donne alors :
2 2   = 30°etVE(L. .I)2.E.L.I. .Cos
et donc V = 75,8 Volts
C.2.2 Avantage
(avec= 90°59 )
A partir de 2000 tr/min, on travaille à puissance constante. Par conséquent, on peut faire travailler le moteur sur toute cette plage de vitesse (à partir de 2000 tr/min) à puissance maximale.
Par contre, la stratégie de commande est obligée de s'adapter sinon on dépasserait la valeur nominale de la tension d'alimentation du moteur. Le moteur travaille en mode "défluxé" I en avance sur E (déphasage <0).
Partie D :Etude de l’onduleurcommandé en MLI
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Corrigé BTS Electrotechnique 2007 Physiques Appliquées
D.1Etude harmonique
D.1.1 Fréquence du signal VANet de son fondamental
la fréquence de Van est de 100Hz le fondamental aussi
D.1.2 Valeur efficace du fondamental VAN1
Vmax 59 VAN1=rac2=41.7V 2 2
D.1.3 Fréquence et rang du 1er harmonique non nul
7eme rang, 700Hz
D.1.4 Courant absorbé par le moteur est sinusoïdal Le moteur se comporte comme un filtre (filtre passe bas) vis à vis des harmonique en effet: V ANH Ih donc plus h augmente plus le courant diminue. .h. Ce qui fait que pratiquementseul le fondamental subsiste.
D.2Concidération énergétique D.2.1 Sinusoïde à 59V en phase avec la MLI (démarre a 0°) D.2.2 Valeur efficace du courant Ia 219 Ia= =154.86A 2
D.2.3 Déphasage1entre iaet le fondamental de VAN
déphasage1=+28° D.2.4 Puissance active et réactive a/ Pa=3 VAN1.Ia.cosQa=3 VAN1.Ia.sinb/ Pa=17098 et Qa=9091var c/ Peuton calculer la puissance apparente Non car on a de la puissance déformante.
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