sciences physiques et physique appliquée

SESSION 2009
BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE
SCIENCES PHYSIQUES ET PHYSIQUE APPLIQUÉE
STI Génie Civil
STI Génie Énergétique
Temps alloué : 2 heures
Coefficient : 5
Le corrigé comporte 4 pages.
Partie A : Étude de l’installation électrique. (11,5 points)
1.1 Couplage triangle pour M1
Couplage étoile pour M2
Chaque enroulement du moteur M1 doit être soumis à une tension de
230 V donc chaque enroulement doit être branché entre phase donc
couplage triangle.
Chaque enroulement du moteur M2 doit être soumis à une tension de
133 V donc chaque enroulement doit être branché entre phase et
neutre donc couplage étoile.
Schémas couplages
1.2 Montage équilibré
2.1 PECL= 3  300 = 900 W QECL= 0 var (car résistif)
PM1 = √3.U.IM1.cosM1 = √3  230  6,5  0,85 = 2,2 kW
QM1 = √3.UIM1.sinM1 = √3  230  6,5  sin(cos-10,85) = 1,36 kVAr ou
QM1 = PM1  tanM1 = 2200  tan(cos-10,85) = 1,36 kVAr
PM2 =√3.U.IM2.cosM2 = √3  230  2,54  0,74 = 749 W ≈ 750 W
QM2 =√3.U.IM2.sinM2 =√ 3  230  2,54  sin(cos-10,74) = 680 var ou
QM2 = PM2  tanM2 = 750  tan(cos-10,74) = 680 var
PT = PM1+ PM2+ PECL = 2200 + 750 + 900 = 3,85 kW
QT = QM1+ QM2 = 1364 + 680 = 2,04 kvar
2.2 ST = √( PT2+ QT2) = √(3850²+2044²) = 4359 VA ≈ 4.36 kVA
2.3 k = PT / ST = 3850 / 4360 = 0,883
IT = ST / (√3U) = 4360 / (√3230) = 10,9 A
2.4 Ajouter des condensateurs au montage
Diminuer l’intensité du courant de ligne pour diminuer les pertes
Joule.
Partie B : Étude du moteur asynchrone M1 entraînant la pompe de
filtration. (6 points)
1.1 TUN = PUN / 
= PUN / (2 nN / 60 ) = 2000 / (2 2850 / 60) = 6,7 N.m
(pour indication : = 298,5 rad.s-1)
1.2 PP = PM1 - PUN = 2200 – 2000 = 200 W
Pertes Joule, pertes ferromagnétiques, pertes mécaniques
1.3 N = PUN / PM1 = 2000 / 2200 = 0,91 = 91%
1.4 nS = 60.f / p = 60  50 / 1 = 3000 tr.min-1
g = (nS-nN) / nS = (3000-2850) / 3000 = 0,05 = 5%
2.1 Tracé de TU(n) : droite passant par les points :
n = 3000 tr.min-1 Tu = 0 N.m
n =2850 tr.min-1 Tu = TuN = 6,7 N.m
2.2 Par lecture graphique :
nF = 2860 tr.min-1
TuF = 6,1 N.m
1
Partie C : Régulation du pH. (2,5 points)
1.
2.
3.
4.
5.
acide
pH=0
basique
pH=7
neutre
pH=14
ions hydrogène [H+] ou hydronium [H3O+] responsables du pH (nom
ou formule)
Papier pH
[H3O+]=10-pH=10-7,4=3,98.10-8 mol.L-1
Ions Ca2+ et Mg2+
2
DOCUMENT RÉPONSE
ANNEXE 1
R 33
É
S 22
E
A 11
U
N
N
Stator M1
Stator M2
Figure 1
Elément
Puissance active
Puissance réactive
3 Projecteurs
PECL = 3*300 = 900 W
QECL= 0 var
Moteur M1
PM1 = 2200 W
QM1 = 1364 var
Moteur M2
PM2 = 750 W
QM2 = 680 var
Installation
PT = 3850 W
QT = 2044 var
Figure 2
3
Figure 3
8
7
TuF
F
6
Tu,Tr (Nm)
5
4
3
2
1
0
1000
1500
2000
n (tr/min)
4
2500
nF
3000