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Baccalaurat2006
Sujet:Physiqueapplique:Spcialt:Electrotechnique2006
Dure4h00Coefficient:7
Onseproposed'tudiercertainslmentsconstitutifsd'unrseauolienautonome.
Lespalesdel'olienneentranentlerotord'unalternateurtriphasquialimenteunrseaulectrique400Vsurlequelsontbranchs:
l'alimentationdurotordel'alternateur
unmoteurasynchroneassociunepompe
uneunitdestockaged'nergie
l'alimentationdesordinateurs.
PartieA:Alternateur
1.Quelleconversiond'nergieraliseunalternateur.
2.Surlaplaquesignaltiquedel'alternateurtriphasonpeutlire:8kVA230V400V50Hz
2.1.Ondsirequelatensionentrephasesdel'alternateursoitde400V.Commentcouplezvouslesenroulementdustator?
2.2.Calculerl'intensitfficacenominaleducourantdeligne.
2.3.Lavitessederotationdurotor(ourouepolaire)del'alternateurestde1000tr/min.(f=50Hz).quelestsonnombredeples?
3.LatensionuEd'alimentationdurotor(fortementinductif)estunetensiondevaleurmoyennerglableobtenuelasortied'unconvertisseurbranchentredeuxphasesdel'alternateur.Ceconvertisseurestcomposde3modules.
3.1.Module1
3.1.1.quelleestlafonctiondumodule1?
3.1.2.L'alluredeutantdonne,reprsenterenconcordancedetempssurledocumentrponse1l'alluredeu1(onseplacedanslecasd'uneconductioninintrrompueetlesdiodessontconsidresparfaites)
3.2.Module2
Latensionu2tantd'amplitudepratiquementconstante,quelleestlafonctiondumodule2?
3.3.Apartirdelatensionu2,ondsireobtenirunetensionuEdevaleurmoyennerglablel'aidedumodule3.
3.3.1.Quelleestlafonctiondumodule3?
3.3.2.Donnerleschmadeprincipedumontagepermettantlaralisationdecettefonction.
3.3.3.Donnerunexempled'interrupteurlectroniquecommandpouvanttreralisdanscemontage.
3.3.4.Qu'appelletonrapportcycliqued'unsignalcrneau?
3.3.5.ReprsenteruEsilerapportcycliqueestde2/3.
4.Lecourantd'excitationcirculantdanslesenroulementsdurotor(fortementinductif)doittred'intensitiErglable.
4.1.Quelleestlanatureducourantd'excitation?
4.2.Donnerunexempled'ampremtrepermettantdemesurerl'intensitducourantd'excitation.
PartieB:MoteurAsynchrone
laplaquesignaltiquedumoteurasynchroneentranantlapompeestdonnecicontre:
Cos=0,9 V 400 A 2,6tr/min1400 V 690 A 1,5
Hz50 ph3
1.Lerseaulectriqueauquelestrelicemoteurestunrseaude400V.Commentdoitoncouplerlesenroulementsstatoriquesdumoteur?
2.Calculerlenombredepairesdeplesdumoteur.
3.Calculerleglissementnominal.
4.Calculerlerendementdumoteuraupointdefonctionnementnominal.
5.DterminerlemomentTUNducoupleutilenominal.
6.LapartieutiledelacaratristiquemcaniquedumoteurTu(n)estassimilableunedroite.Onadmettraquelafrquencederotationvideestgalecelledesynchronisme.Surledocumentrponsecidessous,tracercettepartieutile.
7.Lesrsultatsd'unessaipourdterminerlacaractristiqueTr(n)delapompesontdonnsdansletableaucidessus:
n(Tr/min) 200 550 1000 1200 1350 1500
Tr(N.m) 1 2 4 5 6 7
7.1.Tracercettecaractristiquesurlemmesystmed'axesquecelledumoteur.
7.2Endduirelafrquencederotationdugroupeetlemomentducouplemoteur.
PartieC:Stockagedel'nergie
Ilestncessairedestockerl'energiedanslesbatteriesd'accumulateurspoursupplerl'olienneencasd'insuffisancedevent.
Lesbatteriesutilisesontunetensionontunetensionde48V.Avantdeconvertirlatensionalternativeenunetensioncontinuepourchargerlesbatteriesd'accumulateurs,ilestdoncnecessaired'utiliseruntransformateurabaisseur,lerseaudel'alternateurtantunrseaude400V.
Onutiliseletransformateurmonophassuivantbranchentre2phasesdurseaudesortiedel'alternateur:500VA400V50V50Hz
Pourtudiercetransformateuronaeffectu3essais:
Unessaividesoustensionnominale:U20=50VP10=20WonngligelespertespareffetJouledansl'essaivide.
UnessaiencourtcircuitpourI2CC=I2N=10A:U1cc=40VP1CC=30W
Unessaienchargenominale:U2=49VP2=450W
1.Calculerlerapportdetransformation.
2.AvecqueltypedevoltmtrepeutonmesurerU20(justifier)?
3.QuereprsentelapuissanceabsorbevideP10?
4.Faireleschmademontagedel'essaiencourtcircuitenprcisantlesconditionsexprimentales.
5.Lespertesfersontproportionnellesaucarrdelatensiond'alimentation.Montrerquel'onpeutngligerlespertesferdansl'essaiencourtcircuit.
QuereprsenteP1CCabsorbelorsdecetessai?
6.ReprsenterlemodlequivalentdeThveninvudusecondaire(secondairevide).
7.Al'aidedel'essaiencourtcircuit,dterminerlarsistanceetlaractancedesenroulementsramenesausecondaire.
8.Pourlefonctionnementenchargetudi,calculerlerendementdutransformateur.
(Lasuitevenir)
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