U1 SP 2021 Corrigé(2)

Centre National de l'Évaluation et des Examens
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Session de Mai 2021
- Corrigé -
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Filière :
Electrotechnique
Durée :
4h
Épreuve :
Association convertisseur machine et régulation
Coefficient :
30
Recommandations Générales
Vérifier que le sujet comporte :
- 1 page de garde (Page n° 1)
- 22 pages de document-réponses à rendre (Pages n° 2 à n° 23)
- 1 page d’annexe (Page n° 24)
Le sujet est composé de trois dossiers indépendants A, B et C :
 Le dossier A est réservé à l’étude d’une machine asynchrone triphasé associé à un variateur
de vitesse ;
 Le dossier B est consacré à l’étude d’un onduleur de tension monophasé ;
 Le dossier C traite de la régulation de température d’un four électrique.
Barème de Notation
Dossier A : Moteur Asynchrone et Variateur de Vitesse ……….………… 40 pts
Dossier B : Onduleur de tension monophasé ………………………..……. 30 pts
Dossier C : Régulation de température d’un four électrique ……………. 30 pts
C1 : Etude du gradateur monophasé à charge résistive……………………….. 10 pts
C2 : Régulation de la température du four ……………………………….…… 20 pts
Total :……………..…..… 100 pts

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Dossier A : Machine Asynchrone & Variateur de Vitesse
(…./40 pts)
Nous rencontrons les systèmes de manutention, à tous les niveaux des activités
économiques, tant industrielles que commerciales. Présents lors des phases transitoires des
cycles d’élaboration des matériaux et des produits, ils sont également des compléments
incontournables lors des opérations de transport. Parmi ces systèmes, on trouve les systèmes
de levage qui représentent une importante famille de machines de toutes tailles pouvant
s’adapter à la grande variété des travaux à accomplir.
Un système de levage didactique est disponible aux centres de préparation du brevet de
technicien supérieur (BTS). Le fonctionnement, le comportement et les méthodes de réglages
de ce système restent néanmoins identiques à ce qui est rencontré sur les systèmes de levage
industriels. Le système de levage didactique présenté sur la figure A1 permet de monter ou
de descendre une charge de poids maximum égal à 150kg. Le treuil est constitué d’un tambour
permettant le déroulement ou l’enroulement du câble. Le tambour est muni d’un frein à
manque de courant. Il est entraîné par un moteur asynchrone triphasé.
Fig. A1 : Systéme de levage didactique

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L’étude de ce système sera focalisée sur le moteur asynchrone et son variateur
de vitesse. La plaque signalétique du moteur asynchrone utilisé dans le système de
levage est donnée sur la figure A2.
Le moteur asynchrone est alimenté par un réseau triphasé 230/400 V – 50 Hz.
Fig. A2 : Plaque signalétique du moteur asynchrone
A.1
Donner la signification des indications suivantes de la plaque signalétique :
 1,5 KW : La puissance utile délivrée sur l’arbre du moteur
 230 / 400 V D / Y : La première valeur indique la tension nominale aux bornes
d’un enroulement, elle justifie le couplage à effectuer en fonction du réseau
d’alimentation
 3 Ph : Moteur triphasé
 6,4 / 3,7 A : L’intensité en ligne pour chaque couplage
 1420 tr.min-1 : La vitesse nominale du rotor
 Cos φ= 0,78 : Le facteur de puissance du moteur pour la charge nominale
/3
A.2
Donner le couplage du moteur sur le réseau utilisé
Couplage en étoile
/1

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A.3
Pour le fonctionnement nominal, déterminer les valeurs des grandeurs suivantes :
 La vitesse de synchronisme ns en tr.min-1
f = 50Hz et n=1420tr/min  ns = 1500 tr/min
 Le glissement g en %
g= 
 Le nombre de paires de pôles p du moteur
p= 
 Le moment du couple utile du moteur Cu
Cu=
=
 La puissance absorbée par le moteur Pa
Pa= 
 Le rendement du moteur ɳ
/6
A.4
Compléter le bilan de puissances suivant :
/3
Pa
pjs
pfs
Ptr
pjr
Pm
Pu
pméc

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Le modèle monophasé équivalent du moteur asynchrone est donné sur la figure A3.
Fig. A3 : Modèle équivalent monophasé d’un moteur asynchrone
Deux essais ont été effectués afin de déterminer les éléments du modèle monophasé
équivalent : un essai à vide et un essai à rotor bloqué.
A5. L’essai à vide sous la tension nominale a donné les mesures suivantes :
- Puissance absorbée : 
- Intensité du courant de ligne : 
Les pertes joules statoriques sont supposées négligeables et les pertes mécaniques sont évaluées à 200W.
A.5.1
Calculer la résistance RF.
/2
A.5.2
Calculer la réactance magnétisante XM
/2
A.5.3
Justifier que les pertes joules au rotor sont négligeables
A vide, nsn  le glissement est négligeable ()
Or   Les pertes Joule au rotor sont donc négligeables.
/2
V
I
IR
I0
X
XM
RF