Page 1/4
BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE - SESSION 1997 SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES Spécialité : GENIE MECANIQUE - Toutes options
E P R E U V E D E S C I E N C E S
E P R E U V E D E S C I E N C E S PHYSIQUESPHYSIQUES
Durée : 2 heures Coefficient : 5
_______________________________________________________________________________________________________________________
_____
Le sujet comporte 4 pages dont les pages 3 et 4 sont à rendre avec la copie.
La calculatrice est autorisée.
ELECTRICITE
(17 points)Les parties A et B sont indépendantes.
Partie A : Onduleur autonome de tension.
Le schéma de principe d'un onduleur autonome est donné par la figure ci-contre. Les deux interrupteurs K1 et K2 sont commandés électroniquement, T étant la période de commande ;
pour 0 < t < T/2 : K1 est fermé et K2 est ouvert ; pour T/2 < t < T : K1 est ouvert et K2 est fermé.
La charge est purement résistive : R = 50 Ω . Les sources de tension continue sont identiques : E1 = E2 = 40 V
1- Représenter sur le document-réponse n°1 :
a - la tension u(t) aux bornes de la charge sur la figure 1, b - le courant i(t) dans la charge sur la figure 2.
2- a - Calculer la valeur efficace U de la tension u et la valeur efficace I de l’intensité du courant i.
b - En déduire la puissance P dissipée dans la charge .
c - Avec quel type d'appareil peut-on mesurer la valeur efficace de la tension u ?
3- Quelle est la valeur moyenne <i> de l’intensité du courant dans la charge ?
4- Indiquer les connexions à réaliser à l'oscilloscope pour visualiser la tension u(t) aux bornes de la charge .
5- Citer une application de l'onduleur autonome de tension.
A E
1E
2K
1K
2i1
i2
i
CHARGE
u
B
Page 2/4 Partie B : Moteur asynchrone triphasé
.
Pour assurer la ventilation d'un tunnel, on utilise des ventilateurs.
Chaque ventilateur est actionné par un moteur asynchrone triphasé, possédant deux paires de pôles ( 4 pôles ), alimenté par un système de tensions triphasées 220 V / 380 V ; 50 Hz.
On se propose d'étudier un des ensembles "moteur-ventilateur".
Notations : - moment du couple utile du moteur : Tu.
- moment du couple résistant du ventilateur : Tr.
- fréquence de rotation du groupe moteur-ventilateur : n.
La caractéristique Tu = f(n) du moteur, dans la zone utile, est une portion de droite passant par deux points dont les coordonnées sont :
(20 N.m ; 1400 tr/min) et (0 Nm ; 1500 tr/min).
La caractéristique Tr = f(n) du ventilateur est représentée sur le document réponse.
1- Tracer la caractéristique Tu = f(n) sur la figure 3 du document-réponse n°2.
En déduire les coordonnées du point de fonctionnement de l' ensemble moteur-ventilateur . 2- Déduire des résultats précédents la puissance utile Pu du moteur et son glissement g .
3- Pour le point de fonctionnement déterminé ci-dessus, le facteur de puissance du moteur vaut cosϕ = 0,79 et la valeur efficace de l'intensité en ligne est I = 5,2 A.
Calculer la puissance absorbée P par le moteur et son rendement η.
4- On ajoute 3 condensateurs identiques branchés en triangle sur le moteur asynchrone.
a - Quel est l'intérêt de ce montage ?
b - A quelle tension est soumis chacun de ces condensateurs ?
c - Calculer la capacité de chacun de ces condensateurs qui permettent de relever le facteur de puissance à 0,93.
OPTIQUE
(3 points)Un objet réel AB est placé à 20 cm en avant d'une lentille convergente L de distance focale égale à 10 cm (figure 4 du document-réponse n°2).
1- Calculer la vergence de la lentille en précisant le nom de l'unité.
2- Placer sur le document-réponse les foyers objet F et image F'.
Comment appelle-t-on le point O , et la droite x'x ?
3- Tracer la marche d'un rayon lumineux partant de B et passant par O , puis celle d'un rayon lumineux partant de B et parallèle à la droite x'x.
Page 3/4
DOCUMENT- REPONSE n°1 (A RENDRE AVEC LA COPIE).
i en A
Figure 2 i = f(t)
0 1
T/4 T/2 3.T/4 T
t
-
Figure 1 u = f(t)
u en V
0 10
T/4 T/2 3.T/4 T
t
Page 4/4
DOCUMENT-REPONSE n°2 (A RENDRE AVEC LA COPIE).
0 4 8 12 16 20 24
1400 1425 1450 1475 1500 1525
X’ 0
XL
lumière
B
A
Echelle : 1/5 Figure 4
n en tr/min
Figure 3
Tr=f(n) Tr en N.m
