BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE

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BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE

SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES GÉNIE MÉCANIQUE

SESSION 2009

SCIENCES PHYSIQUES ET PHYSIQUE APPLIQUÉE

Durée: 2 heures Coefficient: 5

L'emploi de toutes les calculatrices programmables, alphanumériques ou

à

écran graphique est autorisé à condition que leur fonctionnement soit autonome et qu'il ne soit pas fait usage d'imprimante.

(Circulaire n099-186 du 16/11/1999)

Avant de composer, assurez-vous que l'exemplaire qui vous a été remis est bien complet. Ce .suiet comporte 6 pages numérotées de 1/6

à

^6/6.

Les documents réponses pages

5/6

et

6/6

sont à rendre avec la copie.

Page 1 sur 6 9PYGMAG3

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Problème.

Ce sujet porte sur l'étude de quelques parties de l'équipement électrique d'un navire:

• un alternateur,

• un moteur à courant continu alimenté par une batterie.

Partie 1.Étude de l'alternateur triphasé hexapolaire (6 pôles), alimentant une charge résistive.

(6

points)

Li.

Rappeler la relation donnant la fréquence des tensions électriques produites en fonction de la fréquence de rotation de l'arbre et du nombre de paires de pôles.

L,6.

Calculer alors la fréquence de rotation (en tours par minute) qui permettra la création d'un signal alternatif sinusoïdal de fréquence 60 Hz.

~.

131. L'alternateur triphasé crée une tension efficace entre phases U

=

450 V. Quelle est la valeur efficace de la tension simple V

?

1 32. L'alternateur triphasé, alimentant une charge résistive R, produit une puissance utile de 350 kW . Quelle est valeur efficace du courant en ligne 1?

~. On donne le schéma équivalent

à

une phase de l'alternateur pour lequel on connaît la réactance synchrone Loo

=

^0,3 ^Q.

Lm

mY\

ⁱ

1

>

< u L

cp ¹ ^e

^V

₁ ^R

",.__ ._---". --~---~.._._...--_.._---.---_._--- --- - - ---~---~-- ---~- --- ----~--- - -

141. Exprimer la loi des mailles pour ce circuit.

1 42. Déterminer alors,

à

partir d'une construction de Fresnel tracée sur le document réponse 1, la valeur efficace de la force électromotrice E (1et V déterminés en partie 1.3) Echelle: 1 cm représente 20 V. On choisit 1comme origine des phases.

li.

Calculer le rendement de l'alternateur, l'ensemble de la puissance perdue étant estimée

à

18,5 kW.

1 6. Dans la réalité, la charge n'est pas résistive. Elle est inductive avec un facteur de puissance de 0,8. Par quel procédé a-t-on amélioré ce facteur de puissance pour le relever

à

la valeur cos <p

=

¹

?

9PYGMAG3 Page 2 sur

6

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Partie Il. Charge de la batterie alimentant le moteur à courant continu. (5 points)

Avant de partir en mer, les batteries sont chargées par l'intermédiaire du schéma « bloc » suivant:

le

-

V, 1

^{Bloc 1}

_IV'

^Redresseur^{Bloc 2}

^u, ^Î

^{Bloc 3}

1

Charge

!L1.

Comment s'appelle le bloc 1 qui permet de passer d'une tension alternative sinusoïdale 230 V, 50 Hz

à

une tension alternative sinusoïdale 360 V, 50 Hz ?

Il 2. La charge est constituée des batteries et d'un composant qui permet d'obtenir un courant

i

econtinu. Quel est ce composant et comment le brancher?

Il 3. Sachant que le bloc 2 est un pont

à

4 diodes, tracer l'allure de la courbe uc(t) sur le document réponse 2, en graduant sommairement les axes.

Il 4. Quel appareil utilisera-t-on pour mesurer la valeur efficace Uc de la tension Uc ?

Il 5. On désire visualiser simultanément l'allure de la tension uc(t) et du" courant ic(t). Quels appareils faut-il utiliser? Compléter alors le document réponse 3 pour indiquer les branchements de ces appareils.

Partie III. Moteur

à

^courant ^continu. ^{(6 points)}

Une pompe du bateau est alimentée par un moteur

à

^courant ^continu ^dont ^les

caractéristiques sont les suivantes:

Induit: U

=

^{320 V}

1 =

1320A R

=

0,01

n

III 1. Donner le schéma électrique équivalent à l'induit.

III 2. Afin de dresser le bilan de puissance du moteur, calculer:

Inducteur: u

=

^{320 V}

r

=

^21,4

n

III 21 La puissance absorbée par l'induit: Pa1

III 22 La puissance absorbée par l'inducteur: Pa2

III 23 La puissance absorbée par le moteur:

Pa

III 24 La puissance perdue par effet Joule dans l'induit: Pj1

III 25 La puissance perdue par effet Joule dans l'inducteur: Pj2

III 26 La puissance utile du moteur

Pu,

les pertes fer et mécaniques valant 25 kW

(4)

.-c===========~=~....~----_...._-_.._---_. ~ ~

III 27 Le rendement du moteur.

III 3. Le moteur tourne à la fréquence de rotation de 1200 tr.rnin'. Calculer le moment du couple utile. On donne: Pu

=

380 kW

Exercice. (3 points)

1°) L'eau de mer attaque la coque des navires. Par quel terme chimique désigne-t-on cette corrosion?

2°) D'après la classification électrochimique des métaux suivante, quel métal sera-t-il préférable d'utiliser pour protéger la coque du navire construite en acier?

Pouvoir oxydant

~

Zn

²⁺

Zn

Fe Cu

•••

Pouvoir réducteur

3°) Le fer réagissant suivant la demi-équation :

Fe

²⁺+

2 e ~ Fe

écrire la demi-équation relative au métal choisi

à

la question 2°).

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9PYGMAG3

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DOCUMENT REPONSE.

Problème Partie 1 : Document réponse 1

-1-

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I

(6)

9PYGMAG3

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Problème Partie Il : Document réponse 2

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Problème Partie Il : Document réponse 3

BLOC 1

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