BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE
SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES SPECIALITE : Génie mécanique -Toutes options-
Epreuve Sciences Physiques
EXERCICE 1
Durée 2 h - Coefficient 5 -~=_=_=_=_=_=_P=_=_=-=-=,=-
Les parties A et B peuvent être traitées indépendamment.
A. Etude d’un alternateur monouhasé à flux constant.
A. 1. Alternateur à vide.
Un alternateur à vide est entraîné à une fréquence de rotation ni de 1500 tr/min. On mesure aux
bornes de l’induit une tension de valeur efficace Er = 220 V, de fréquence fi = 50 HZ.
On réalise un essai à fréquence de rotation réduite. On mesure une fréquence f2 = 30 Hz :
A. 1.1. déterminer la fréquence de rotation n2 de l’alternateur, A. 1.2. déterminer la valeur efficace E2 de la tension à vide.
A.2. Alternateur en charge.
L’alternateur précédent , entraîné à 1500 tr/min , débite dans une charge résistive un courant d’intensité efficace 1 = 50 A. La valeur efficace de la tension mesurée aux bornes de la charge est alors : U = 205 V.
A.2.1.
A.2.2.
Calculer la puissance active fournie à la charge.
Sachant que le rendement est de 0,90 , calculer les pertes de puissance dans les conditions de fonctionnement précédentes.
A.3. Détermination de la tension aux bornes de la machine oour un autre régime.
A 1500 tr/min le schéma équivalent de l’enroulement de l’induit de l’alternateur et de la charge résistive est représenté sur la figure 1, ci-dessous.
La réactance X a pour valeur 1,6 a.
La tension à vide e a pour valeur efficace E = 220 V.
L’intensité du courant débité par l’alternateur a maintenant une valeur efficace 1 = 40 A.
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A.3.1. Ecrire la relation entre les tensions e, ux et u, relatives au circuit de l’induit A.3.2. Calculer la valeur efficace Ux de la tension ux.
Déterminer le déphasage entre i et ux .
A.3.3, Le vecteur associé à l’intensité i est tracé sur le document réponse 1, ainsi que la direction du vecteur de Fresnel associé à e.
A.3.3.1. Tracer sur ce document réponse 1, le vecteur de Fresnel associé à chacune des trois tensions ux puis e et u, en respectant l’échelle :
1 cm représente 20 V.
A.3.3.2. En déduire la valeur efficace de la tension u aux bornes de l’alternateur.
.
B. Redressement monophasé.
La tension uc appliquée aux bornes d’une charge est obtenue à l’aide d’un pont mixte, à partir de la tension alternative sinusoïdale u.
Le schéma de l’ensemble est représenté sur la figure 2.
I I
figure 2
B. 1. Mesure et observation des grandeurs de sortie uc et i,.
k
1
P‘C
1
charge-cl
B. 1.1. Comment peut-on mesurer à l’aide d’un voltmètre la valeur moyenne Qc> de la tension uc et sa valeur efficace UC ?
On dispose soit d’appareils analogiques, soit d’un appareil numérique ; on précisera le type d’appareil utilisé et, éventuellement, son mode de fonctionnement.
B. 1.2. On veut visualiser simultanément à l’oscilloscope l’intensité i, et de la tension uc, - à l’aide d’un schéma, préciser quelle modification on doit apporter au montage.
- placer sur ce schéma les branchements de I’oscilloscope (YA, YB, masse).
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B.2. Fonctionnement du montage redresseur en conduction ininterrompue.
La tension u à l’entrée du pont est représentée sur le document réponse 2 (a)
Les impulsions de courant des gâchettes sont représentées sur le même document 2 (c).
B.2.1. Représenter sur le document réponse 2 (b) la tension redressée uc correspondant à un retard à l’amorçage tr.
B.2.2. Déterminer, en ms, la valeur numérique de tr.
B.2.3. Déterminer la période et la fréquence de uc.
B.2.4. On souhaite que le courant traversant la charge soit pratiquement constant.
Quel composant doit-on utiliser ? Comment le branche-t-on ?
EXERCICE 2.
L’éclairage d’un stade est constitué de 4 mâts supportant chacun 12 projecteurs. Tous les projecteurs sont identiques ; ils consomment une puissance de 200 W chacun.
1) Calculer la puissance totale installée.
2) Calculer l’énergie totale consommée en 2 h, en kWh.
3) Pour être homologué l’éclairage doit être contrôlé. Quelle est l’unité d’éclairement ? Quel appareil est utilisé pour mesurer l’éclairement ?
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