Physique 2006 S.T.I (Génie Mécanique) Baccalauréat techno

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Examen du Secondaire Baccalauréat technologique. Sujet de Physique 2006. Retrouvez le corrigé Physique 2006 sur Bankexam.fr.

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Ajouté le 07 juin 2007
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Langue Français
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correction sujet sciences physiques bac STI Génie Mécanique 2006 bonjour, donc voici ma correction de ce sujet 2006 MOUTURE DEFINITIVE à mes élèves de TSTI GM du lycéee SCSE: j'ai édité la correction du sujet 2005 sur ce blog le 26 mai dernier, de nombreuses questions du sujet 2006 sont ressemblantes à celles du 2006 ceci constitue une surprise, deux années de suite le th ème porte sur le m ême moteur CC !!! remerciement à Drogba 64 pour sa participation présentation de l'épreuve: sans calculatrice !
le sujet comprend deux parties d' électricité A + B, 11 points et 6 points chacune une question d'optique sur 3 points voyons la partie A:
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PARTIE A
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A.1 Etude préliminaire
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A 1.1) et A 1.2) question classique, r éponse classique
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A 1.3) puisque l'excitation est indépendante et constante soient F le flux "phi" en weber et K la constante d'induit ( Arnold ) les formules classiques obtenues exp érimentalement: - pour la fem E = KFW avec W = "om éga" la vitesse angulaire en rad/s - pour le moment du couple électromagnétique T = KFI
s'écrivent plus simplement E= kW et T=kI avec k = KF
A2 Etude à vide A2.1) U = E + RI dans les conditions " à vide " permet d' écrire: E v = U v - RI v on trouve donc E v = 50,5 - 0,5.1 soit E v = 50 V A2.2) comme E v = k.W c'est que k = Ev/W donc k = 50/100 soit k = 0,5 V.s ainsi E v = 0,5.W ( W en rad/s je le rappelle!) A.3 Etude en condition d'utilisation cela signifie: étude en charge
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A 3.1) E = kW donc E = 0,5.90 qui fait E = 45 V A 3.2) U = E + RI => I = ( U-E)/R soi t I = 10 A
info: les W qui sont utilis és ci-après sont aussi le symbole du watt, à na pas confondre avec le W (oméga) de la vitesse angulaire ! A 3.3) une puissance joule est soit de la forme rI ² soit si l'on ne connait pas r de la forme UI si l'on connait U... ici c'est le cas, donc: au niveau de l'inducteur : P je = U e .I e qu'il faut écrire ! on a donc P je = 50.0,1 soit P je = 5W A 3.4) au niveau de l'induit on a P' a = U.I donc P' a = 50.10 => P'a = 500W il faut poursuivre en ajoutant P je avec Pje = Ue.Ie afin de calculer la puissance totale absorbée par le moteur ( induit + inducteur) ce qui donnera: puissance absorbée totale : Pa = UI + Pje A.N.: Pa = 505 W A 3.5) au niveau de l'induit on a la puissance joule P jR = R.I² soit P jR = 0,5.10² qui donne A.N.: P jR = 50W A 3.6) la conservation des puissances au niveau de l'induit donne Pa = Pu + PjR + Pc où P u = puissance mécanique utile (en bout d'arbre charg é) P jR =puissance joule perdue à l'induit ( échauffement des enroulements ou perte de cuivre) P c = pertes collectives ( pertes magn étiques dites aussi de fer, et pertes mécaniques de la transmission) on cherche P u ...il suffit donc d' écrire P u = P a - somme des pertes on a P u = 500 - ( 50+50) soit P u = 400W remarque:à ce niveau de calcul il n'est pas utile d'introduire Pje, tout se calcule à l'induit A 3.7) le rendement de l'induit c'est Pu/P'a mais celui du moteur en comptant l'inducteur c'est... h = "eta" h = P u /Pa = Pu / ( UI + P je ) donc h = 400/ (500 + 5) soit environ h ~ 0,8 ( 0,8 x 505 = 404 ~400 )
A.4 Etude du d émarrage
A.4.1) au démarrage la vitesse angulaire W est nulle et la fem donc, aussi, car E = k.W A 4.2) là il faut faire très attention: on sait que U = E + RI est valable en toute circonstance donc si W = 0 et E = 0 cela signifie que U = RI d donc Id = U/R qui donne: I d = 100 A A 4.3) le courant d'induit est beaucoup trop fort, il va "fumer" l'induit à coup sûr ! pour le limiter deux solutions: a) augmenter la r ésistance de cet induit en le couplant en s érie avec un rhéostat b) diminuer la tension "d'attaque" au d émarrage soit à l'aide d'un potentiom ètre en parallèle sur la tension de 50V, soit à l'aide d'un hacheur dont le rapport de cycle sera augmenté progressivement à partir de 0 A.5 Fonctionnement de l'embarcation
A 5.1) systèmes permettant de faire varier la vitesse du MCC: - rhéostat en s érie, pas terrible car la commande se fait sur courant fort (celui de l'induit qui passe dans le rh éostat au risque du manipulateur qui manoeuvre ce rh éostat) et car de plus cette commande n'est pas linéaire - hacheur série, beaucoup mieux car la commande se fait par courant faible et est linéaire
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- redresseur variable si la source de tension est un r éseau alternatif ou un onduleur la commande est toujours sur courant faible, donc c'est un bon système, mais par contre pas lin éaire du tout (rapport de cycle sur le temps d'amorçage d'une fonction sinus) A 5.2) soit Dt la durée d'autonomie cherchée en terme de puissance totale absorb ée par le moteur P a = UI + P je = UI + U e I e comme U = U e = 50V P a = U ( I + I e ) => I + I e = P a / U
d'autre part la charge disponible des batteries est de Q = (I+Ie).Dt donc Dt = Q / (I+Ie) qui donne: Dt = Q.U / P a
A.N.: Dt = 100.50/500 soit
PARTIE B
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Dt = 10 h