BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE - EPREUVE BLANCHE SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES SPÉCIALITÉ : GÉNIE MÉCANIQUE -- Toutes options Épreuve de Sciences Physiques Durée : 2 heures. Coefficient : 5 EXERCICE 1 ( 17 points) Les parties A et B sont indépendantes. A- Un atelier est alimenté par une ligne triphasée 220V/380V-50Hz . L'éclairage est assuré par des tubes fluorescents branchés en parallèle entre phase et neutre. A - 1 : En fonctionnement normal, chaque tube fluorescent consomme une puissance active P1 = 40W sous 220V, avec un facteur de puissance cos 1 = 0,85. Calculer la valeur efficace de l'intensité du courant appelé par un ensemble de 24 tubes fluorescents. On rappelle que les tubes fluorescents sont des récepteurs inductifs. A - 2 : On équilibre 3 groupes de 24 tubes sur les 3 phases du réseau triphasé (montage en étoile). Calculer la valeur efficace de l'intensité du courant dans les fils de ligne quand ces 3 groupes sont allumés. Quelle puissance réactive totale consommentils ? A - 3 : A l'allumage de ces groupes, le facteur de puissance des tubes est beaucoup plus faible, il vaut cos 2 = 0,35. Calculer l'intensité en ligne et la puissance réactive absorbée au moment de l'allumage des 3 groupes sur le réseau triphasé.( La puissance active de chaque tube est inchangée, soit : 40W sous 220V) Les machines de l'atelier sont entraînées par des moteurs asynchrones triphasés à quatre pôles. Chaque moteur a pour caractéristiques : tensions 220V/380V ; fréquence 50Hz ; cos 3 = 0,78 puissance utile : 5kW à 1440 tr/min en régime nominal ; rendement 83 %. A - 4 : Calculer la fréquence de synchronisme (en tours par minute). A - 5 : Calculer le glissement g d'un moteur en régime nominal, puis le moment Tu de son couple utile. A - 6 : Calculer la valeur efficace de l'intensité du courant appelé en ligne par un moteur. A - 7 : Calculer les puissances active et réactive absorbées par l'atelier quand 10 moteurs et les 3 groupes de 24 tubes fluorescents fonctionnent normalement. A - 8 : En déduire l'intensité dans les lignes d'alimentation de l'atelier . page1/4 BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE - EPREUVE BLANCHE SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES SPÉCIALITÉ : GÉNIE MÉCANIQUE -- Toutes options Épreuve de Sciences Physiques Durée : 2 heures. Coefficient : 5 B - L'atelier précédent comporte aussi un monte-charge à vitesse variable actionné par un moteur à courant continu. On réalise le montage de la figure 1 (document-réponse n°1). B - 1 : Expliquer le rôle du transformateur (T), du pont mixte (P) et de la bobine L. B - 2 : On a relevé sur la figure 2 (document-réponse n°2)., l'allure de la tension u2. Evaluer sa valeur maximale u 2 , puis sa valeur efficace U2 eff. En déduire le rapport de transformation m du transformateur (T), si U 1eff = 380V. B - 3 : Tracer, sur la figure 3 ( document-réponse n°2), l'allure de la tension u3 à la sortie du pont mixte quand l'angle de retard à l'amorçage des thyristors est 2 rad. 5 Compléter et modifier si nécessaire la figure 1 en donnant les branchements d'un oscilloscope permettant d'observer cette tension u 3 et l'allure du courant I dans le moteur. EXERCICE 2 ( 3 points) : OPTIQUE Le monte-charge précédent utilise une barrière optique infrarouge pour éviter les accidents. Sur la figure 4 (document-réponse n°1), compléter le trajet des deux rayons lumineux représentés. Ces rayons sont émis par la source à travers la lentille convergente L de distance focale OF et rencontrent ensuite les miroirs à 45° M 1 et M2. page2/4 BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE - EPREUVE BLANCHE SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES SPÉCIALITÉ : GÉNIE MÉCANIQUE -- Toutes options Épreuve de Sciences Physiques Durée : 2 heures. Coefficient : 5 DOCUMENT REPONSE n°1 (à rendre avec la copie) I ie Th2 Th1 u3 A u1 u2 (T) L (P) B M D3 D4 Figure 1 L M1 F O x A Source infrarouge ponctuelle vers détecteur infrarouge B z M2 Figure 4 y page3/4 BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE - EPREUVE BLANCHE SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES SPÉCIALITÉ : GÉNIE MÉCANIQUE -- Toutes options Épreuve de Sciences Physiques Durée : 2 heures. Coefficient : 5 DOCUMENT REPONSE n°2 (à rendre avec la copie) 3 2 1 6.28 5.65 5.03 4.40 3.77 3.14 2.51 1.88 1.26 0.63 0.00 0 -1 -2 -3 Figure 2 Echelles : en abscisse, 2ms/div en ordonnée, 100V/div 3 2 1 6.28 5.65 5.03 4.40 3.77 3.14 2.51 1.88 1.26 0.63 0.00 0 -1 -2 -3 Figure 3 Echelles : en abscisse, 2ms/div en ordonnée, 100V/div page4/4