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BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE - SESSION 1998
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 ϕ1 = 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 consomment-ils ?
A - 3 : A l'allumage de ces groupes, le facteur de puissance des tubes est beaucoup
plus faible, il vaut cos ϕ
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 ϕ 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 .
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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.
$ 2 , puis sa valeur efficace U2 eff.
Evaluer sa valeur maximale u
En déduire le rapport de transformation m du transformateur (T), si U1eff = 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 α =
2π
rad.
5
Compléter et modifier si nécessaire la figure 1 en donnant les branchements d'un
oscilloscope permettant d'observer cette tension u3 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° M1 et M2.
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Épreuve de Sciences Physiques
Durée : 2 heures.
Coefficient : 5
DOCUMENT REPONSE n°1 (à rendre avec la copie)
I
ie
A
u1
u2
Th2
Th1
L
u3
(P)
B
(T)
M
D3
D4
Figure 1
L
M1
F
O
x
A
Source
infrarouge
ponctuelle
vers détecteur
infrarouge
B
z
M2
Figure 4
y
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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
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-2
-3
Figure 3
Echelles : en abscisse, 2ms/div
en ordonnée, 100V/div
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