BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE SESSION 2000 SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES Spécialité: GÉNIE MÉCANIQUE (toutes options)

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE
SESSION 2000
SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES
Spécialité: GÉNIE MÉCANIQUE (toutes options)
---------------Epreuve de Sciences Physiques
Durée: 2 heures
Coefficient: 5
L'usage de la calculatrice est autorisé.
Le candidat devra respecter les notations de l'énoncé et bien indiquer, pour chaque réponse, le
numéro exact de la question.
Le document réponse, page 4/4, doit obligatoirement être rendu avec la copie.
----------------------------------------------------------------------Exercice 1 : Électricité (17points)
Les trois parties A, B et C de cet exercice étudient respectivement un réseau triphasé, un moteur
asynchrone triphasé couplé sur ce réseau et un onduleur pouvant alimenter le moteur asynchrone. Ces trois
parties sont indépendantes.
IA) Étude du réseau triphasé :
Le moteur asynchrone est alimenté par un réseau triphasé 230V/40OV-5OHz (figure 2 du document
réponse). Sur le réseau triphasé représenté à gauche du schéma, les trois phases sont notées A, B et C.
Les trois tensions simples sont vA, vB et vC
IA1) Placer sur cette figure 2 un voltmètre V1 mesurant la valeur efficace de la tension simple vA. Quelle est
la valeur numérique indiquée par cet appareil ?
IA2) Placer sur cette figure 2 un voltmètre V2 mesurant la valeur efficace de la tension composée uBC.
Quelle est la valeur numérique indiquée par cet appareil ?
Le moteur asynchrone, dont les enroulements sont couplés en étoile, appelle une intensité de ligne égale à
12,6 A. Pour chaque phase, cette intensité est en retard de 40° par rapport à la tension simple.
IA3) Dessiner sur la figure 3 du document réponse le diagramme vectoriel des trois vecteurs représentant
les courants de lignes (échelle -. 1cm pour 3 A).
IA4) Calculer les puissances active et réactive de ce moteur, sachant que l'on a cosϕ = 0,75 pour ce
fonctionnement.
On désire relever le facteur de puissance de l'installation pour l'amener à la valeur cosϕ' = 0,95. Le moteur
absorbe toujours une puissance active de 6,7 kW.
IA5) Calculer la nouvelle puissance réactive Q' de l'ensemble moteur plus condensateur.
1/5
IA6) En déduire la valeur de la capacité de chacun des trois condensateurs que l'on monte en triangle pour
relever le facteur de puissance de l'installation.
2/5
IB) Étude du moteur asynchrone : Le moteur asynchrone est branché sur le réseau triphasé précédent
230/400 V ; 50 Hz. On dispose de trois appareils de mesures: un voltmètre, un ampèremètre et un
wattmètre monophasé.
IB1) Compléter, sur la figure 2, le schéma de branchement du moteur asynchrone sur le réseau triphasé en
plaçant les 3 appareils afin de mesurer la puissance active absorbée pour une phase et de déterminer le
facteur de puissance de la machine.
La figure 1 donne les caractéristiques mécaniques :
du moteur, Tu = f(n)
de la charge mécanique entraînée, Tr = f(n).
IB2) Déterminer graphiquement les valeurs de la fréquence de rotation et du moment du couple utile du
moteur asynchrone lorsqu'il entraîne sa charge.
IB3) Calculer le glissement du rotor sachant que le stator comporte 2 paires de pôles.
IB4) Montrer que la puissance mécanique utile fournie par le moteur est égale à 5750 W.
Des essais ont permis d'évaluer les pertes de puissances lorsque la machine entraîne sa charge : pertes
joule au stator Pis = 262 W;
pertes fer au stator PFS = 155 W ;
pertes joule au rotor PJR=225W;
pertes mécaniques Pm = 155 W.
IB5) Calculer pour ce fonctionnement:
3/5
IB5a) la puissance électrique absorbée par le moteur IB5b) le rendement du moteur.
11136) En déduire l'intensité du courant de ligne appelé par ce moteur sachant que son facteur de
puissance est égal à 0,75.
IC) Alimentation du moteur asynchrone var un onduleur
Le moteur asynchrone est alimenté maintenant par un onduleur triphasé autonome.
IC1) Quelle est la fonction d'un onduleur autonome triphasé convertisseur statique continu-continu
convertisseur statique continu / alternatif; convertisseur statique alternatif alternatif; convertisseur statique
alternatif continu ?
IC2) Quelles grandeurs électriques (donner deux réponses) peut-on commander à la sortie d'un onduleur
autonome: valeur moyenne de la tension; valeur efficace de la tension; valeur moyenne de l'intensité
fréquence des tensions de sortie ?
IC3) Quel est l'intérêt, pour le moteur, d'être alimenté par un onduleur ?
La fréquence des grandeurs électriques à la sortie de l'onduleur est maintenant égale à
25 Hz.
IC4) Calculer la fréquence de synchronisme du moteur
IC5) En déduire la fréquence de rotation sachant que le glissement est égal à 3,67%.
Exercice Il : optique (3 points)
Le tableau 4 du document réponse donne les longueurs d'onde de rayonnements électromagnétiques.
L'une des cellules (1), (2), (3) correspond au domaine de la lumière visible.
111) Inscrire dans la case (4) l'unité utilisée pour la longueur d'onde λ
112) Inscrire dans les cellules (1) à (3) le type de radiation électromagnétique (visible, infrarouge ou
ultraviolet) correspondant à l'ordre de grandeur de la longueur d'onde donnée dans la colonne.
113)
Quelle grandeur physique peut-on mesurer avec un luxmètre ? Quelle est son unité ?
4/5
Type de radiation
(4)
λ en
(1)
(2)
(3)
10 000 > λ > 800
750 > λ>430
400 >λ > 10
5/5