BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE - SESSION 1998 SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES SPÉCIALITÉ : GÉNIE MÉCANIQUE -- Toutes options
Épreuve de Sciences Physiques
Durée : 2 heures. Coefficient : 5
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EXERCICE 1 ( 17 points)
Les parties A et B sont indépendantes.
A- Un atelier est alimenté par une ligne triphasée 220V/380V-50Hz . L'éclairage est assuré par des tubes fluorescents branchés en parallèle entre phase et neutre.
A - 1 : En fonctionnement normal, chaque tube fluorescent consomme une puissance active P1 = 40W sous 220V, avec un facteur de puissance cos ϕ1 = 0,85. Calculer la valeur efficace de l'intensité du courant appelé par un ensemble de 24 tubes fluorescents. On rappelle que les tubes fluorescents sont des récepteurs inductifs.
A - 2 : On équilibre 3 groupes de 24 tubes sur les 3 phases du réseau triphasé (montage en étoile). Calculer la valeur efficace de l'intensité du courant dans les fils de ligne quand ces 3 groupes sont allumés. Quelle puissance réactive totale consomment-ils ?
A - 3 : A l'allumage de ces groupes, le facteur de puissance des tubes est beaucoup plus faible, il vaut cos ϕ 2 = 0,35. Calculer l'intensité en ligne et la puissance réactive absorbée au moment de l'allumage des 3 groupes sur le réseau triphasé.( La puissance active de chaque tube est inchangée, soit : 40W sous 220V)
Les machines de l'atelier sont entraînées par des moteurs asynchrones triphasés à quatre pôles. Chaque moteur a pour caractéristiques :
tensions 220V/380V ; fréquence 50Hz ; cos ϕ 3 = 0,78 -
puissance utile : 5kW à 1440 tr/min en régime nominal ; rendement 83 %.
A - 4 : Calculer la fréquence de synchronisme (en tours par minute).
A - 5 : Calculer le glissement g d'un moteur en régime nominal, puis le moment Tu de son couple utile.
A - 6 : Calculer la valeur efficace de l'intensité du courant appelé en ligne par un moteur.
A - 7 : Calculer les puissances active et réactive absorbées par l'atelier quand 10 moteurs et les 3 groupes de 24 tubes fluorescents fonctionnent normalement.
A - 8 : En déduire l'intensité dans les lignes d'alimentation de l'atelier .
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Durée : 2 heures. Coefficient : 5
page2/4 B - L'atelier précédent comporte aussi un monte-charge à vitesse variable actionné par un moteur à courant continu.
On réalise le montage de la figure 1 (document-réponse n°1).
B - 1 : Expliquer le rôle du transformateur (T), du pont mixte (P) et de la bobine L.
B - 2 : On a relevé sur la figure 2 (document-réponse n°2)., l'allure de la tension u2. Evaluer sa valeur maximaleu$2, puis sa valeur efficace U2 eff.
En déduire le rapport de transformation m du transformateur (T), si U1eff = 380V.
B - 3 : Tracer, sur la figure 3 ( document-réponse n°2), l'allure de la tension u3 à la sortie du pont mixte quand l'angle de retard à l'amorçage des thyristors est α π
= 2 5 rad.
Compléter et modifier si nécessaire la figure 1 en donnant les branchements d'un
oscilloscope permettant d'observer cette tension u3 et l'allure du courant I dans le moteur.
EXERCICE 2 ( 3 points) : OPTIQUE
Le monte-charge précédent utilise une barrière optique infrarouge pour éviter les accidents.
Sur la figure 4 (document-réponse n°1), compléter le trajet des deux rayons lumineux représentés. Ces rayons sont émis par la source à travers la lentille convergente L de distance focale OF et rencontrent ensuite les miroirs à 45° M1 et M2.
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Durée : 2 heures. Coefficient : 5
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DOCUMENT REPONSE n°1 (à rendre avec la copie)
u2
u1
Th
1Th
2D D
3A
B D
4B i
eI
M
u
3L
(T)
(P)
Figure 1
Source infrarouge ponctuelle
vers détecteur infrarouge z
x
y
F
O
L
M
1M
2A
B
Figure 4
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Durée : 2 heures. Coefficient : 5
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DOCUMENT REPONSE n°2 (à rendre avec la copie)
-3 -2 -1 0 1 2 3
0.00 0.63 1.26 1.88 2.51 3.14 3.77 4.40 5.03 5.65 6.28
-3 -2 -1 0 1 2 3
0.00 0.63 1.26 1.88 2.51 3.14 3.77 4.40 5.03 5.65 6.28
