Electrotechnique et Electronique de puissance – UE TC S1 FR Partiel session 1 du 13/12/16 - Page 1/3

ENSIL 1ère

année - Electrotechnique et Electronique de puissance

Electrotechnique 1 dans UE-TC-S1 Partiel du mardi 13 décembre 2016 Durée : 1H30 Documents non autorisés

Cet examen comporte trois parties indépendantes (barème indicatif sur 30 points) :

- partie 1 : Montage Redresseur PD2 sur charge R,E (10 points) ;

- partie 2 : Transformateur Monophasé (10 points) ; - partie 3 : Moteur Asynchrone Triphasé (10 points).

Partie 1 – Etude d’un montage Redresseur de type PD2 sur charge « R,E » :

Un montage redresseur est alimenté par une tension sinusoïdale V(ϑ) dont l’expression est : V(ϑ) = V. 2 . sinϑ

La charge de ce montage est un moteur à courant continu à aimants permanents (on ne tiendra donc pas compte de l’excitation), dont les éléments du modèle électrique sont une fem E associée à une résistance interne R.

On suppose que les diodes sont parfaites.

A/ Chronogrammes de fonctionnement : Sur le document réponse, on a représenté l’allure de V(ϑ) et de E(ϑ). Compléter ce document en représentant :

1. les intervalles de conduction des quatre diodes ;

2. l’allure de la tension aux bornes de la charge uC(ϑ) ;

3. l’allure du courant dans la charge iC(ϑ) ;

4. l’allure du courant en ligne iS(ϑ).

B/ Exploitations de ces chronogrammes :

5. donner l’expression de la tension moyenne aux bornes de la charge <Uc moy> en fonction de V (valeur efficace de la

tension VS(ϑ) ) et de E (fem du moteur).

Remarque : on rappelle que

√

6. effectuer l’application numérique en prenant V = 24 volts et E = 24 volts.

7. proposer une écriture qui permettrait de calculer la puissance moyenne consommée par la charge <Pcmoy>.

8. au vu des signaux V(ϑ) et iS(ϑ), on peut en déduire que le facteur de puissance « fp » associé à ce montage n’est pas égal à 1. Pourquoi ?

Réseau monophasé :

24 V – 50 Hz

iS

v

D1 D2

D4 D3

iC

uC

E

R Tu , Ω

MCC :

on suppose pour ce

fonctionnement là que E = 24V

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Partie 2 – Etude d’un Transformateur Monophasé :

On considère un transformateur abaisseur de tension dont la plaque signalétique indique :

L’étude expérimentale de ce transformateur a permis d’obtenir les données suivantes :

- Essai à vide : U10 = 230 V ; I10 = 0,1 A ; P10 = 7 W ; U20 = 25,3 V .

- Essai en court-circuit : U1CC = 20 V ; P1CC = 11 W ; I2CC = 10 A .

A/ Fonctionnement nominal :

1) Déterminer les valeurs numériques de I1N et I2N.

Pour les questions suivantes, la modélisation retenue est du type :

B/ A partir des données de l’essai à vide :

2) Rappeler pourquoi on ne tient pas compte de Rs et de Xs dans cet essai. 3) Déterminer la valeur du rapport de transformation m .

4) Déterminer les valeurs numériques de Rµ et Xµ qui imagent les imperfections du circuit magnétique.

C/ A partir des données de l’essai en court-circuit :

5) Rappeler pourquoi on ne tient pas compte de Rµ et Xµ dans cet essai. 6) Déterminer les valeurs numériques de Rs et Xs qui imagent les imperfections des enroulements primaires et

secondaires.

Pour les questions suivantes, on prendra Rs = 110 mΩ et Xs = 190 mΩ.

D/ On souhaite prédéterminer le fonctionnement du transformateur dans le cas d’une charge qui imposerait les

grandeurs électriques suivantes : U1 = 230 V, I2 = 10 A et cosϕ2 = 0,8. En appliquant l’hypothèse de Kapp (sans la justifier) : 7) Déterminer la valeur de la tension U2 au secondaire de ce transformateur. 8) Déterminer le rendement de celui-ci.

Partie 3 – Etude d’un Moteur Asynchrone Triphasé :

Un moteur asynchrone de type cage d’écureuil est alimenté par un réseau triphasé tel que U =230V et f =50 Hz.

La résistance de chaque enroulement statorique est R = 1Ω, et les études expérimentales de ce MAS ont permis d’obtenir les données suivantes : - Essai à vide : Pa0 = 353 W ; I0 = 3,6 A et n = nS = 1500 tr/mn ;

- Essai sur charge nominale : Pa = 4316 W ; I = 14 A et n = 1440 tr/mn .

1) Sachant que le stator est couplé en triangle, représenter un schéma électrique faisant apparaitre les 3 enroulements couplés, et indiquer sur ce schéma les différenets grandeurs électriques : I, J, U, V.

2) Représenter sous forme graphique, le bilan des puissances d’un MAS (bilan dans lequel interviendra : Pa, PTR, PJS …).

3) Exprimer les pertes joules statoriques PJS en fonction de I et de R (se baser sur le schéma de la question 1).

4) En principe on ne fait pas apparaitre PFR : pourquoi ?

5) Pour le fonctionnment sur charge nominale, déterminer : - le glissement ;

- le nombre de pôles au stator :

6) A partir des paramètres de l’essai à vide, déterminer les pertes mécaniques (PM) et les pertes fer

statoriques (PFS) : on supossera qu’elles sont égales et constantes, et on rappelle que « PJR = g.PTR ».

7) Pour le fonctionnement sur charge nominale, déterminer : - la puissance utile ;

- le rendement ; - le couple moteur.

230 V / 24 V 240 VA

50 Hz

m

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NOM : Prénom : Spécialité :

Document réponse

0

ϑ / rad

0

v(ϑ)

0

Conduction

D1 D3

0

ϑ / rad

ϑ / rad

ϑ / rad

ϑ / rad

ϑ / rad

Conduction

D2 D4

uc(ϑ)

ic(ϑ)

is(ϑ)

V 2

E(ϑ)