Dissertztiona

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  • Publié le : 2 décembre 2010
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BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE Session 2010 PHYSIQUE APPLIQUÉE Série : Sciences et technologies industrielles Spécialité : Génie électrotechnique

Durée de l’épreuve : 4 heures

coefficient : 7

L’emploi de toutes les calculatrices programmables alphanumérique ou à écran graphique est autorisé à condition que leur fonctionnement soit autonome et qu’il ne soit pas fait usage d’imprimante(circulaire n°99-186 du 16-11-1999).

Le sujet comporte 9 pages numérotées de 1 à 9 Les parties A, B, C, D, E, F et G sont indépendantes Les documents-réponses pages 8 et 9 sont à rendre avec la copie.

Il est rappelé aux candidats que la qualité de la rédaction, la clarté et la précision des raisonnements, entreront pour une part importante dans l’appréciation des copies.

STI GénieElectrotechnique – Sciences physiques et Physique Appliquée – REPERE : 10PYETME1/LR1 Page 1/9

On s’intéresse à l’étude de la motorisation d’une remontée mécanique par téléphérique, ainsi qu’à sa commande. Le téléphérique est entraîné par un moteur à courant continu à excitation série. La tension continue permettant d’alimenter le moteur est obtenue à partir d’une tension monophasée (HTA) du réseau (3000 V ;50 Hz), d’un transformateur, d’un redresseur et d’un hacheur. Ce système est intégré dans une boucle de régulation de la vitesse qui comporte, en outre, un capteur de vitesse du moteur et une commande électronique du rapport cyclique du hacheur. Le schéma général (simplifié) du système est représenté ci-après :

Réseau 3000 V / 50 Hz Transformateur

Redresseur à diodes

Filtre

E0Hacheur série

MCC n

Électronique de commande de la vitesse

Mesure de n

A. Étude de la consommation d’énergie et de son coût
On suppose que l’installation fonctionne environ huit heures par jour. La puissance moyenne consommée au cours d’une journée d’exploitation (quelle que soit la journée) est de 350 kW. En outre, on suppose que le prix de l’énergie électrique consommée est de 73,6euros par MWh pendant les jours de semaine, et 47,4 euros par MWh le dimanche. A.1) Déterminer l’énergie consommée WJ (en MWh) en une journée de fonctionnement. A.2) En déduire le coût C de l’énergie électrique consommée en une semaine d’exploitation.

B. Étude du transformateur
En entrée de l’installation, on trouve un transformateur. On étudie ce transformateur seul et fonctionnant en régimesinusoïdal. Sa plaque signalétique comporte les indications suivantes : 3000 V / 920 V ; 50 Hz ; 750 kVA B. 1) Déterminer les valeurs efficaces nominales I1n et I2n des intensités des courants primaire et secondaire. B. 2) Lors d’un essai à vide, on a relevé les valeurs suivantes : Valeurs efficaces des tensions primaire et secondaire : U1N = 3,0 kV ; U2v = 920 V. Valeur efficace de l’intensité ducourant primaire : I1v = 12 A. Puissance consommée au primaire : P1v = 3,5 kW. B. 2) a. Déterminer le rapport de transformation m. B. 2) b. Donner la valeur efficace I2v de l’intensité à vide au secondaire. B. 2) c. Calculer le facteur de puissance à vide k1v au primaire du transformateur.
STI Génie Electrotechnique – Sciences physiques et Physique Appliquée – REPERE : 10PYETME1/LR1 Page 2/9

B.3) Un essai en court-circuit a donné les résultats suivants : Valeur efficace de la tension primaire : U1cc = 130 V. Puissance consommée au primaire : P1cc = 9,0 kW. Valeurs efficaces des intensités des courants primaire et secondaire : I1cc = 250 A ; I2cc = 815 A. Calculer, à partir des mesures de l’essai en court-circuit, les valeurs de la résistance équivalente Rs, puis de la réactanceéquivalente XS du modèle du transformateur vu du secondaire. B. 4) Essai en charge sous tension primaire nominale. B. 4) a. Calculer alors la chute de tension ΔU2 au secondaire de ce transformateur pour une charge nominale de facteur de puissance 0,8 (inductif), à partir de la relation : ΔU2 = RS.I2.cosφ2 + XS.I2.sinφ2 B. 4) b. Montrer dans ces conditions que la tension secondaire a pour valeur efficace...
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