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SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES
SPÉCIALITÉ : GÉNIE MÉCANIQUE -- Toutes options
Durée : 2 heures.
Épreuve de Sciences Physiques
Coefficient : 5
EXERCICE N°1(17 points)
PARTIE A : Etude d'un moteur asynchrone triphasé
Un moteur asynchrone triphasé possède sur sa plaque signalétique les indications suivantes :
220 V / 380 V
50 Hz
P u = 6 kW
4 pôles
On dispose du réseau 220 V / 380 V ; 50 Hz.
A.1) Quel doit être le couplage à adopter? Compléter, sur la figure n°1 de l'annexe 1, le schéma du
couplage des enroulements du moteur en indiquant le nom de ce couplage.
A.2) Déterminer la fréquence ns de synchronisme du moteur (en tr/min).
A.3) En charge nominale, le moteur absorbe une puissance de 6500 W avec un facteur de
puissance égal à 0,8 lorsqu'il tourne à 1440 tr/min.
A.3.a) Déterminer l'intensité efficace du courant en ligne appelé par le moteur.
A.3.b) Déterminer le glissement de cette machine.
A.3.c) Calculer le rendement de la machine.
A.3.d) Déterminer le moment du couple utile.
A.4) Le moteur entraîne à présent une nouvelle charge dont la caractéristique mécanique Tr = f(n)
est représentée sur la figure n°2 de l'annexe 1.
A.4.a) A l'aide des résultats trouvés précédemment (questions A.2 et A.3.d), dessiner, sur
cette même figure n°2, la partie utile de la caractéristique mécanique Tu = f(n), que l’on supposera
linéaire, du moteur, pour :
1400 tr/min < n < 1500 tr/min.
(On admettra que la fréquence de rotation à vide est la fréquence de synchronisme ns).
A.4.b) En déduire, pour cette nouvelle charge, la fréquence de rotation n' et le moment du
couple T' u du moteur asynchrone.
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Épreuve de Sciences Physiques
Coefficient : 5
PARTIE B : Etude d'un onduleur autonome
On alimente chaque phase du
K1
moteur par l'intermédiaire d'un
onduleur autonome dont le schéma
du circuit est donné ci-contre :
Source
n°1
E
On supposera les interrupteurs
uc
Charge
électroniques K 1 et K 2 parfaits ainsi
que les sources n°1 et n°2
de tension.
Source
n°2
ic
E
K2
B.1) Représenter, sur la figure n°3 de l'annexe 1, les branchements d'oscilloscope permettant de
visualiser simultanément la tension uc(t) aux bornes de la charge et la tension E délivrée par la
source n°1.
B.2) Le graphe de la tension E et les phases de conduction des interrupteurs K1 et K2 sont
représentés sur la figure n°4 de l'annexe 1. Dessiner, sur la figure n°5 de l'annexe 1, le graphe de
la tension uc(t) qui apparaît aux bornes de la charge.
B.3) En déduire, pour la tension uc(t),
B.3.a) la fréquence f,
B.3.b) la valeur moyenne <uc>,
B.3.c) la valeur efficace Uc.
B.4) Citer un appareil (nature, type, fonction, ...) permettant de mesurer cette valeur efficace.
B.5) Citer une utilisation de l'onduleur autonome.
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Durée : 2 heures.
Épreuve de Sciences Physiques
Coefficient : 5
EXERCICE N°2 (3points)
1°) Sur la figure n°6 de l'annexe 2, deux rayons verticaux et parallèles notés 1 et 2 tombent sur le
miroir. Dessiner les rayons réfléchis notés 1’ et 2’.
2°) On veut envoyer les rayons réfléchis 1’ et 2’ à travers une lentille mince convergente pour les
faire passer par son foyer image.
Proposer une position possible pour la lentille en la dessinant sur l’annexe 2.
Y a-t-il d’autres positions possibles ?
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Épreuve de Sciences Physiques
Coefficient : 5
ANNEXE 1(à rendre avec la copie)
Durée : 2 heures.
Figure n°1
Couplage ...................
....................
Tr = f(n)
Figure n°2
n (tr/min)
1440
1460
1480
1500
E (V)
300
200
Figure n°4
100
0
5
10
K1 fermé
K2 ouvert
Source
E
n°1
K120
15
K1 ouvert
K2 fermé
uc
t (ms)
25
30
35
K1 fermé
K2 ouvert
uc (V
Charge
200
Source
100
n°2
ic
Figure n°5
E
K2
0
5
10
15
t (ms)
20
25
30
-100
-200
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Coefficient : 5
Durée : 2 heures.
ANNEXE 2 (à rendre avec la copie)
1
2
45°
Figure n°6
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