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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)