STI Génie Électrotechnique - Sciences physiques et Physique Appliquée
REPÈRE : 9PYETAG1 Page : 3/10
A. Étude du moteur à tension d'induit U constante :
Le moteur fonctionne sous tension d'induit nominale : UN = 20V.
L'intensité nominale du courant d'induit : IN = 100A.
Tension d'excitation constante Ue = 18V.
L'intensité du courant d'excitation constante : Ie = 1,5A.
La résistance de l'induit R= 0,050 .
Régime nominal: nN = 1000 tr.min-1 le scooter roule alors à 50 km.h-1.
A.1. Compléter le schéma électrique de ce moteur sur le document réponse 1, page 7 avec
les indications jointes au schéma.
Le courant d'induit étant positif, orienter les conducteurs.
A.2. Montrer que la f.é.m. E du moteur est proportionnelle à la fréquence de rotation n en
tr.min-1: E = k.n.
Calculer E. En déduire la valeur du coefficient de proportionnalité k et préciser son unité.
A.3. Montrer que lorsque I = IN = 100A, la fréquence de rotation n (en tr.min-1) et la
tension d'alimentation U (en volts) sont liées par la relation : n = 67.U - 330.
A.4. Montrer que le moment du couple électromagnétique Tem est proportionnel à l'intensité
du courant absorbé par l'induit : Tem = k'.I. Calculer Tem pour le fonctionnement nominal.
Calculer la valeur du coefficient de proportionnalité k' et préciser son unité.
A.5. Montrer que l'expression liant le moment du couple électromagnétique Tem à la
fréquence de rotation n (en tr.min-1) et à la tension d'induit U (en V) peut se mettre sous la
forme : Tem = 2,80.U - 0,042.n
A.6. Pour U = UN = 20 V, déterminer l'équation de la caractéristique Tem = f(n).
Tracer cette caractéristique sur le document réponse 2, page 8.
A.7. Calculer les pertes par effet Joule totales de ce moteur pour I = IN.
A.8. Compléter le schéma du bilan de puissances, document réponse 1, page 7, de ce
moteur en précisant les expressions littérales des puissances au régime nominal.
A.9. Pour le fonctionnement nominal, la somme des pertes dans le fer et des pertes
mécaniques vaut pc = 100W.
Déterminer le rendement.
B. Étude du moteur sous tension d'induit U réduite
Le conducteur du scooter dispose d'un mode de conduite économique. La tension d'induit du
moteur est alors : Ueco = 13 V.
B.1. Pour U = Ueco = 13 V déterminer l'équation de la caractéristique Tem = f(n).
Tracer cette caractéristique sur le document réponse 2, page 8.
B.2. Pour un moment du couple électromagnétique développé Tem = 17 N.m, déterminer
o la vitesse de rotation du moteur neco en tr min-1;
o la vitesse du scooter veco en km.h-1.