Correction du Sujet Baccalauréat 2006 de physique appliquée

Correction du Sujet Baccalauréat 2006 de physique appliquée
Partie A : Alternateur
1. Un alternateur réalise une conversion d'energie mécanique en une energie électrique.
2.
2.1. Il faut coupler l'alternateur en étoile car la tension maximale supporté
e par un enroulement est de
230 V, on récupère bien une tension de 400 V entre phases.
2.2.In= Sn/(Un.√3) = 8000 / ( 400x√3) = 11,55 A.
2.3. n = 1000 tr/min = 16,67 tr/s. et f = 50 Hz
p = f / n = 50 / 16, 67 = 3, p = 3, p = 3 donc il y a 6 pôles.
3.
3.1
3.1.1. La fonction du module 1 est de redrésser la tension sinusoïdale.
3.1.2.Voir document réponse1 ci-dessous. (on a un redressement double alternance)
3.2. La fonction du module 2 est de filtrer la tension redrésser afin d'avoir une tension très
proche d'une tension continue.
3.3
3.3.1 La fonction du module 3 est d'obtenir une tension continue réglable à partir d'une tension
continue fixe.
3.3.2
3.3.3. On peut utiliser un Thyristor pour réaliser un interrupteur électronique.
3.3.4. On appelle rapport cyclique d'un signal créneau : le rapport du temps ton que dure l'était haut
de ce signal sur la p
é
riode T de ce
signal.
Propos
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3.3.5.
4.
4.1 Le courant d'excitation est de nature : continue.
4.2. Un ampèremètre numérique en position DC.
Partie B : Moteur asynchrone
1. on a un réseau de 400 V ( Un réseau est défini par sa tension composée donc U = 400 V) , on a un
moteur de 400 /690 V ( 400 V c'est la tension maximale supportée par un enroulement du stator ) ,
cette tension maximale correspond à la tension composée du réseau donc le stator sera couplé en
triangle.
2. n = 1400 tr/min et f = 50 Hz avec ns= f / p avec nslégerement supérieur à n= 1400 tr/min.
Seul le couple de valeurs p = 2 et ns= 1500 tr/min, vérifie la condition ci-dessus. p = 2 donc il y
a 4 pôles.
3. g = (ns-n)/ns=(1500 - 1400) / 1500 = 0,0667 =6,67 %.
4.  = Pu/Paavec Pa=U.I.√3.cos  =400x2,6x√3x0,9 = 1621 W ( le courant de ligne absorbé par
le moteur en couplage triangle est I = 2,6 A voir plaque signalétique, en couplage triangle sur
un r
é
seau de 690 V le courant de ligne est de 1,5
A).
p123
ns
(tr/min 3000 1500 1000
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la puissance utile nominale est donnée sur la plaque signalétique : Pu= 1400 W.
donc  = 1400 / 1621 = 0,864 = 86,4 %.
5.on calcule d'abord la pulsation angulaire : = 2.π.n/60 =2.π.x1400/60 = 146,53 rad/s. et TuN
= PuN /=1400/ 146,53 = 9,55 Nm.
6. on place le point A de coordonnées ( n = 1500 tr/min ; Tu = 0 N.m) et le point B de coordonnées
( n = 1400 tr/min; Tu = 9,55 N.m)
7.
7.1.Les résultats d'un essai pour déterminer la caractéristique Tr(n) de la pompe sont donnés dans le
tableau ci
-
dessus:
Propos
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On trace alors la courbeTr(n) voir Courbe ( en vert).
7.2. La fréquence de rotation du groupe est donnée par le point d'intersection des deux
caractéristiques : n = 1430 tr/ min et le moment du couple moteur vaut T = 6,8 N.m.
( remarque: on a une nouvelle puissance utile qui est développée par le moteur elle sera égale à
Pu = Tu x avec = 2.π.n/60 =2.π.x1430/60 =149,74 rad/s donc Pu = 6,8 x 149,74 = 1018 W)
Partie c : Stockage de l'énergie
1. m = m=U20 / U1n=50/400 = 0,125.
2. la tension U20 sera mesurée par un voltmètre numérique en position AC.
3. P10 représente les pertes Fer en fonctionnement nominal ( car à vide le transformateur était
alimenté sous tension nominale).
4.
5. A vide Pfer = P10=α .U21n on caclcule le coefficient de proportionnalité α =P10/U21n = 20 / 4002
= 0,125 10-3 SI .
Lors de l'essai en court-circuit : Pfercc =α.U21ccn = 0,125 10-3 x 402= 0,2 W.
Les pertes fer dans l'essai en court-circuit valent : 0,2 W on peut facilement les négliger.
P1CC représente les pertes par effet joule( Pertes Cuivre) dans le transformateur lors du
fonctionnement nominal car l'essai a été fait pour :I2CC=I2N .
6.
7.
8.η= P2/ P1avec P1=P2+ pj+ pfer = 450 + 20 + 30 = 500 W ( pj = P1CC = 30 W et pfer =P10
= 20
W)
η= P2/ P1= 450 / 500 = 0,9 = 90 % .
n
( Tr/min)
200 550 1000 1200 1350 1500
Tr(N.m) 1 2 4 5 6 7
Propos
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