BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE
SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES SPECIALITE : Génie mécanique -Toutes options-
Epreuve Sciences Physiques Durée 2 h - Coefficient 5
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Les trois problèmes sont indépendants
Problème no 1
ETUDE D’UN MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASE.
Sur la plaque signalétique d’un moteur asynchrone triphasé, on lit les indications suivantes 220 V / 380V ; 50 Hz.
Une partie de la caractéristique mécanique Tu = f (n) de ce moteur est représentée sur le document réponse 1 (Tu est le moment du couple utile et n est la fréquence de rotation en tr/min). Le moment du couple de pertes Tp est négligé.
Dans toutes les questions de ce problème, le moteur est connecté à un réseau triphasé 220V / 380V ; 50 Hz.
1)
2)
Branchement du moteur..
1.1) Quelle est la valeur effkace de la tension appliquée à un enroulement du stator ? 1.2) En déduire le couplage des enroulements du stator.
Etude du fonctionnement à vide ( au svnchronisme).
En vous aidant du document 1, déterminer : 2.1) le moment du couple utile Tu à vide,
2.2) la fréquence de rotation au synchronisme ns, 2.3) le glissement à vide.
2.4) Calculer le nombre de paires de pôles et le nombre de pôles.
STI.“GM” 95 SC. Php- Pol‘. page Il7
- $3 -
3) Etude en charge.
Le moteur triphasé entraîne une machine qui exerce sur l’arbre un couple résistant de moment TR = 75 N.m, indépendant de la fréquence de rotation.
3.1) Tracer la caratitéristique mécanique TR = f(n) de la charge sur le document 1. Placer le point de fonctionnement.
3.2) En déduire :
3.3) Calculer :
CI - la fréquence de rotation n,
b - le moment Tu du couple utile du moteur
a - la puissance utile Pu du moteur, b - le glissement g.
4) Puissance électriaue du moteur.
Le moteur délivre une puissance mécanique utile Pu = 7,5 kW.
Les grandeurs électriques ont été mesurées par le montage suivant :
Les résultats des mesures sont : V = 222 V ; 1 = 16 A et P = 2,75 kW.
4.1) Les grandeurs V et 1 sont-elles des valeurs moyennes, des valeurs efficaces ou des valeurs instantanées 7
4.2) Préciser le type d’appareil utilisé pour mesurer 1 et V.
4.3) Calculer la puissance active absorbée par le moteur.
4.4) a - Calculer le facteur de puissance COS cp du moteur.
b - Citer une méthode permettant de relever ce facteur.
4.5) Calculer le rendement du moteur.
STI. “GM ” 9S SC. Phys.- Pol!. page 211
Problème no 2
PRINCIPE D’UN ONDULEUR DE TENSION.
Le schéma de principe d’un onduleur est représenté ci-dessous :
+
1
Charge Y i, :OT
, - ETl +
I ‘K2 L’ #
On utilise un oscillographe pour observer la tension uc et l’intensité i, du courant traversant la charge.
Les oscillogrammes obtenus sont représentés sur le document 2, figures 1 et 2 page 5.
On dispose de résistances de mesures de 0,lO Sz pour observer le graphe de i, (t).
1) Redessiner le schéma du montage ci-dessus en ajoutant la résistance nécessaire à la visualisation de ic(t).
2) Ajouter sur ce schéma les voies d’entrées de loscillographe (les entrées seront notées : voies Y 1 et Y2 et masse).
3) Indiquer les intervalles de conduction des deus interrupteurs K 1 et K2 sur la figure 3 document 2.
4) Déterminer la tension E.
5) Pour le courant sinusoïdal traversant la charge, calculer :
5.1) la valeur efficace 1, de i, (t).
5.2) sa fréqùence f.
6 ‘) La charge de l’onduleur précédent est maintenant un moteur asynchrone possédant 6 pôles au stator. La fréquence de synchronisme est de 1000 tr/min lorsqu’il est alimenté par un réseau de fréquence 50 Hz.
6.1) Calculer la fréquence de synchronisme du moteur alimenté sous 40 Hz.
6.2) Quel est l’intérêt d’alimenter un moteur asynchrone par un montage onduleur ?
STI. “GM ” 95 SC. Phys.- Pol!. page 311
Problème no 3 :
Le diagramme de solidification des alliages plomb-étain est représenté sur le document-réponse 3.
1) Repérer les courbes correspondant au liquidus puis au solidus, en nommant les différents segments.
2) Que représentent les températures 8 1 = 23 1 “C et 82 = 327°C ?
3) Déterminer le pourcentage d’étain des alliages Plomb-Etain :
l qui commencent à se solidifier à 200°C,
1 qui finissent de se solidifier à 2OOOC.
