I-exercice qcm : A-Partie électrotechnique: (8PTS) MA

DEVOIR DE SYNTHESE N°3
D. R.E SOUSSE
Lycée S.B.H
«Électricité »
Nom et prénom
SAIDI Hakim
Durée : 2 heures
Niveau : 3 tech
classe :………3 tech………………………………….numéro : ………1…………
Les moteurs MA, MB, MC et MP sont tous des moteurs à courant continu (voir dossier technique)
A-Partie électrotechnique: (8PTS)
I-exercice qcm :
Pour chacun des questions suivantes il peut y avoir une ou plusieurs réponses correctes. Cocher les bonnes réponses.
I.1°/ les différentes pertes d’un moteur à courant continue à aiment permanant sont :
a) les pertes par effet joule dans l’inducteur
b) les pertes constantes
c) les pertes par effet joule dans l’induit
0.5 Pts
I. 2°/ la partie mobile d’une machine est :
a) le rotor
b) le stator
c) le collecteur
0.5 Pts
I. 3°/le moteur est en fonctionnement normal, si on coupe l’excitation (le courant dans l’inducteur)
a) le moteur s'arrête lentement
b) la vitesse de rotation augmente brusquement, avec un risque d'emballement
c) le moteur s'arrête rapidement
0.5 Pts
I. 4°/ on veut inverser le sens de rotation d’un moteur à courant continue :
a) on inverse le sens du courant dans l’induit et l’inducteur
b) on inverse le sens du courant dans l’induit ou dans l’inducteur
c) on augmente la valeur de la résistance de l’induit
0.5 Pts
I. 5°) pour diminuer le courant de démarrage idd dans l’induit on doit :
a) diminuer le courant dans le stator
b) ajouter un rhéostat de démarrage en série avec l’induit
c) démarrer le moteur sous une tension réduite.
0.5 Pts
II-Etude du moteur (MA)
La plaque signalétique de ce moteur à courant continu, à excitation indépendante et à flux constant, comporte les
indications
suivantes :
* induit : tension Un =180V ; intensité du courant In =12 A ; résistance Ra =0,5  ;
* inducteur : tension u =180 V ; courant i =0,6 A ;
* fréquence de rotation n: 1500 tr/min ;
* puissance utile Pu: 2 kW.
II.1 - Dessiner le schéma du modèle électrique équivalent de l'induit et de l'inducteur du moteur, en précisant toutes les
( Ra , I , iex ,rex,U ,u , E’)
grandeurs électriques nécessaires.
0.5 Pts
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
i ex
I
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Ra
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
u
r ex
U
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
E’
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Dossier pédagogique / électricité
Page 1 sur 4
II.2 - Pour le fonctionnement nominal,
0.5 Pts
II.2.1 - calculer la force électromotrice
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
E’= 174 Volts
E’= U-Ra .I=180-(0 .5 x12)=174 VOLTS
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
II.2.2 - calculer le couple électromagnétique,
1 Pts
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Tém=13.29 N.M
Tém= Pém . Ω= E’ .I. Ω=E’.I/(2.n.π/60) =13.29 N.M
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
II.2.3 - calculer la puissance totale absorbée par le moteur (induit et inducteur),
0.5 Pts
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Pa totale =U.I+u.i=180.(12+0.6)=2268 watts
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Pa totale= 2268 watts
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
II.2.4 - calculer la puissance perdue par effet Joule dans l'induit,
0.5 Pts
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
PJ induit= Ra .I2=0.5 x122 =77 watts
PJ induit= 72 watts
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
II.2.5 - en dehors de l'effet Joule, quels sont les autres types de pertes ?
0.5 Pts
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Pertes mécaniques (frottement) et pertes fer.
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
II.2.6 - calculer le rendement du moteur
0.5 Pts
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
ƞ= Pu /Pa=2.10 3 /2268=0.88
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
ƞ= 0.88
II.2.7 - calculer les pertes totales.
0.5 Pts
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
∑ Pertes=Pa-Pu=268 watts
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
∑ pertes=268 watts
0.5 Pts
II. 3 - Etude du démarrage.
II.31 - a) rappeler la relation entre la force électromotrice E, la vitesse angulaire  et le flux utile sous un pôle .
E’=N .n .Ø= ( =2 .n . π)
b) en déduire la valeur de E’ au démarrage.(on la note E’0)
au démarrage
n=0 donc E’=0
0.5 Pts
E’0=0 volts
II.32 - On désire limiter le courant de démarrage à Id =1,5.In , par l’insertion d’un rhéostat de démarrage Rd en série
avec l’induit
a) calculer Rd.
0.75 Pts
E’=0 et Idd=1.5 InU=Ra .I => U /(Rd +Ra)=Idd >> Rd=U .Idd – Ra
=180/(12x1 .5) -0.5=9.5 
Dossier pédagogique / électricité
Page 2 sur 4
B- Partie électronique: (6.5 PTS)
On donne le montage qui assure la commande dans deux sens des différentes moteurs ;
R/2
2*R
i2
+12v
R
R
_
A1
+ ∞
i1
-12v
Ve
Vc
Amplification
+12v
+5v
_
A2 ∞
+
Vd
+
_A3 ∞
V5
0v
V réf
-12v
V4
MOTEUR
à
courant
continu
Vout
NB : Les amplificateurs sont tous supposés idéaux
I : Etude des amplificateurs « A1 et A2 » :
0.5 Pts
I.1°/ Quel est le régime du fonctionnement de « A1 » ? Justifier la réponse.
Régime linéaire (boucle fermée)car il ya une contre réaction négative.
I.2°/ Etablir l’expression de Vc en fonction de Ve.
0.75 Pts
Ve-R.i1=0 donc i1=Ve /R et Vc -(R /2 x i1) –(R x i1)=0 Vc=3R/2 x i1 donc Vc= 3/2 Ve
I.3°/ Quelle est la fonction réalisée par « A1 »?
Amplificateur non inverseur
I.4°/ Etablir l’expression de V4 en fonction de Vc et V réf.
1 Pts
I.5°/ Quelle est la fonction réalisée par « A2 »?
Soustracteur
II: Etude de l’amplificateur « A3» :
0.5 Pts
II.1°/ Quel est le régime du fonctionnement de « A3 » ? Justifier la réponse.
Régime non linéaire (boucle ouverte) puisque il n ya pas une contre réaction.
0.5 Pts
II.2°/ Exprimer Vd en fonction de V4 et V5
Vd=V4-V5
0.5 Pts
II.3°/ Donner la valeur de Vout et pour les cas suivantes :
* V4 > V5
* V4 = V5
* V4 < V5
Vd >0………
Vd =0………
Vd <0………
Vout =+5v
Vout =0
Vout =0
0.75 Pts
II.4°/ Tracer le niveau logique de H pour les tensions suivantes :
V5
1 Pts
V4
t(s)
Vout(V)
5
0
Dossier pédagogique / électricité
t(s)
Page 3 sur 4
C-Partie
automatique: (5.5 PTS)
a)-
1.25 Pts
R
A
1 /K2
K1
K3
b)-Trouver les nouvelles équations lorsque le moteur fonctionne à vide
Us
Us
K2
0
(I=0)
0
0
c)-compléter
(I=0)
0.75 Pts
K3.Us
K2
0.75 Pts
le nouveau schéma fonctionnel correspondant pour (I=0) :
A
0
K1
0
1 /K2
K3
le montage précédent peut ce mettre sous la forme simplifié suivante :
0.75 Pts
d)-Trouver H0
On donne
en fonction de A, K1 et K2 .
A =15 ,
e)- Calculer la valeur de
K1= 41 ,
R=2Ω ,
k2=0.3 ,
k3=5 . 10
-3
0.75 Pts
An : H0=15 .41 /0.3=2050
H0
f)-trouver la transmittance
H0=A xK1 /K2
T0 en fonction de H0 et k3
(formule de black)
1,25 Pts
H0
T0=
1+K3.H0
…….
.
Dossier pédagogique / électricité
Page 4 sur 4