SUJET de SCIENCES PHYSIQUES
BTN Génie Electrotechnique session de Remplacement 1996
GPA62
Il est rappelé aux candidats que la qualité de la rédaction, la clarté et la précision des
raisonnements, entreront pour une part importante dans l'appréciation des copies.
Le sujet comporte 5 pages numérotées de 1/5 à 5/5. La page 5/5 est à rendre avec la copie.
Le sujet comprend trois parties pouvant être traitées de façon indépendante.
L'usage de la calculatrice est autorisé.
On étudie un moteur à courant continu et sa source d'énergie constituée d'un transformateur,
d'un pont redresseur, d'un filtre et d'un hacheur.
M
~~
Transformateur Redresseur
et filtre
Hacheur Moteur
Partie A Etude du moteur à courant continu
Caractéristiques du moteur :
- Inducteur à aimants permanents.
- Induit : Résistance R = 3,0 ohms ; intensité nominale In = 4 A ; tension nominale Un = 60 V.
- Fréquence de rotation nominale : Nn = 3000 tr/min.
- La réaction magnétique d'induit est négligeable (machine parfaitement compensée).
On notera en outre :
- W la vitesse angulaire du rotor exprimée en rad/s.
- E la force électromotrice.
- T le moment du couple électromagnétique.
- F le flux sous les pôles.
1°) Rappeler les relations liant d'une part E à F et W et d'autre part T à F et I.
Montrer que l'on peut écrire E = kW et T = kI, avec k coefficient constant.
2°) Lors d'un essai à vide du moteur sous tension nominale, on a mesuré :
N
0 = 3688 tr/min et I0 = 0,33 A.
Calculer la f.é.m. E0 et en déduire le coefficient k.
Calculer le moment Tp du couple de pertes. Il sera considéré comme constant pour la suite.
3°) Le moteur alimenté par une source de tension U réglable, entraîne une charge qui oppose un
couple constant de moment Tr = 0,41 N.m.
Montrer que T et I sont constants et en calculer les valeurs.
Etablir dans ces conditions la relation numérique W(U).
Pour U = 45 V, calculer la vitesse angulaire, la puissance utile et le rendement du moteur.
Déterminer la tension de démarrage.
Métropole Septembre 1996 1