Lundi 15 mai 2006
par jean marie bourven
publié dans :
i-e 14: sur le WEB
voilà bien un article à lire à quelques semaines du bac ( épreuve de philo bien sûr)
c'est
ici vous reconnaissez cet excellent blog que j'avais déjà cité au sujet des nanotechnologies
merci à Benjamin Bradu pour ce travail
un peu de réflexion ça ne fera pas de mal à nos "philosophes"!
Lundi 15 mai 2006
par jean marie bourven
publié dans :
i-e1-a: Bac STI Génie Mécanique
modèle du transformateur parfaitun transfo parfait comprend :
1500 spires au primaire et 50 au secondairele primaire est sous tension réseau :
240V, 50Hz1)
calculer le rapport de transformation m
réponse: m = 50/1500 = 3.33 10-2
2) on branche au secondaire une
résistance R = 47 ohm calculer la tension U et l’intensité I traversant Rréponse: U = m Uprim AN: U = 8V I = U/R AN : I = 0,17 A3) ce même transformateur alimente une bobine de :
résistance R = 20 ohm et d’inductance L = 64 mH calculer l’intensité I' traversant la bobine réponse:impédance de la bobine: Z² = R² + L²w²
w = 2pi.f = 314 rad/s
d'où I' = U / rac (R²+L²w²)
AN: Z = rac ( 20² + 0,064²x314²)= 28,3 ohm
I = 8/28,3 = 0,28Aen déduire la puissance active P absorbée
par le transformateurréponse:P = Pprim = Psec (transfo parfait) d'où P = UI'cosfi
facteur de puissance cosfi = R/Z = 0,71
AN: P= 8x 0,28x0,71 = 1,6W
modèle du transformateur réelen fait le transformateur précédent présente une résistancede 5 ohm au primaire et de 0,8 ohm au secondaire4) reprenant les conditions de fonctionnement du
2)
faire le bilan des pertes de cuivre
réponse:
Pcu = Pcuprim + Pcusec = RprimIprim² + PsecIsec²on peut admettre Iprim = mIsec calculé sur le modèle parfait
soit Iprim = 5,7 10-3A Pcu = 5x(5,7 10-3)² + 0,8x (0,17)² = 2.3 10-2 W = 23 mW5) reprenant les conditions du
3) effectuer le même bilan
réponse:
on peut admettre Iprim = mIsec soit Iprim = 9,3 10-3A Pcu = 5x(9,3 10-3)² + 0,8x (0,28)² = 6,3 10-2 W = 63mW6) commenter les résultats précédents
dans les deux cas, on constate que ces pertes de cuivre sont
faibles par rapport aux puissances absorbées
réponse:cas n°2 P = RI² = 47x0,17² = 1.4W >> 23mWcas n°3 P= 1,6W>>63 mWles pertes de fer correspondent à une consommation constante de 200 mW7) expliquer
comment on a pu mesurer cette valeur
réponse:les pertes de fer ( d'origine magnétique ) se mesure transfo sous tensionau primaire et secondaire à vide8) estimer le
rendement h du transfo dans les conditions du
3)
réponse:
négligeant les pertes de cuivre au primaire
on a h = P - Pfer/P
AN: h = 1,6 - 0,2 / 1,6 = 0,88
!
Dimanche 14 mai 2006
par jean marie bourven
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i-e1-a: Bac STI Génie Mécanique
caractériser un transfo et l'étage de redressement placé au secondaire
partie A: essai à vide U10=400V/50Hz I10=0,5A/50Hz Pfer= 40W
(résistance secondaire nulle) U20=240V
essai en court circuit U1CC= 40V ICC= 5A Pjoules= 50W
1) déterminer le rapport de transformation
réponse: à vide m = N2/N1=U2/UI ici avec les notations m=U20/U10= 240/400 d'où m=0,6
2) faire un schéma de l'essai à vide en précisant les mesureurs utilisés
réponse: je donne d'abord la description des mesureurs convenables pour cet essai
pour mesurer U10 et U20 utiliser deux voltmètres AC+DC ou TRMS (type mx 579 du labo)
pour I10 un ampèremètre AC+DC ou TRMS (type mx 579, ceux du labo Mersenne, voir ci-dessous)
la touche AC+DC sert à intégrer la valeur efficace vraie du signal de tension ou d'intensité relevés sur les fonctions V~ et A~ même si celui ci n'est pas sinusoïdal, comme c'est le cas pour un transfo (il y a déformation de la tension sinusoïdale par les effets de saturation et d'hystérésis magnétique). On parle de mesure TRMS (true root mean square in english !)
pour la mesure des pertes de fer Pfer: bien sûr comme c'est une puissance, seule un wattmètre placé au primaire peut faire l'affaire, secondaire du transfo ouvert bien entendu!
voici le schéma
3) le secondaire est fermé sur une charge inductive (bobine réelle): L=0.13H R= 23.26 ohm
on mesure alors une tension U2 = 235V
a) calculer la valeur eff. I2 du courant au secondaire
réponse: impédance de la charge Z² = R² + L²w² = R² + 4pi²L²f² AN: Z = 47 ohm
d'où I2= U2/Z => AN : I2= 5A
b) calculer le facteur de puissance de la charge
réponse: cosPHI = R/Z AN: cosPHI = 0,495
c) calculer la puissance délivrée au secondaire
réponse: P2 = U2I2cosPHI AN: P2 = 235.5.0.495 = 582W
d) calculer le rendement du transfo pour cette charge
réponse: l'essai en court-circuit à I=5A représente les pertes joules au primaire
il n'y en a pas au secondaire puisque celui-ci est de résistance nulle
la charge inductive absorbe aussi 5A
voir ce schéma de l'essai en charge et en court circuit:
bien noter qu'en court-circuit la perte de fer est très faible, car le primaire est sous tension réduite ( loi de Steinmetz Pf ~ U²); dans cet essai seules les puissances perdues par les conducteurs en cuivre du primaire et du secondaire apparaissent dans la puissance globale mesurée au primaire P1CC = PJ
on pourra donc écrire rendement h = P2 /( P2 + Pfer + Pjoules)
AN: h = 582 / (582 + 40 + 50) = 0,87
bien retenir, à la suite de cette correction le rôle déterminant:
- de l'essai à vide --> mesure des pertes de fer
- de l'essai en court-circuit --> mesure des pertes joules par les enroulements
voilà ... la partie B concernant le redressement sera corrigée en classe JEUDI
Samedi 13 mai 2006
par jean marie bourven
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i-e 10 : Scientifiques Célèbres
alors vous avez découvert la personnalité de Pierre Curie ? moins connue que sa femme Marie...
un vrai modèle pour les physiciens en herbe...désintéressé et passionné...
question après lecture: qu'appelle-t-on le point de Curie des métaux?
vous ne voyez pas? reprenez vos recherche...
je vous propose pour cette semaine une nouvelle personnalité scientifique à découvrir:
IRENE JOLIOT- CURIEon reste dans la famille Curie, avec en prime une belle histoire d'amour !
vous avez bien lu l'article concernant I.J.C. sa famille, sa vie, son oeuvre
la question est:
quel est l"élément chimique sur lequel Irène prépara sa thèse, et quelle est l'origine du nom de cet élément?réponse la semaine prochaine
Vendredi 12 mai 2006
par jean marie bourven
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i-e1-c: BTS MAI
1) on remplace 2R//2R par R on obtient un diviseur de tension R-R
on a donc Eo = E1/2 et de proche en proche E1= E2/2 et E2=E/2 ce qui donne Eo=E/8 E1=Eo/4 E2=Eo/8
en final cela donne pour tout indice k Ek = E / 2exp(N-k)
2) loi d'Ohm: Ik =Ek/2R = Ek/2exp(N+1-k)R
Io= E/16R I1=E/8R et I2=E/4R
3) selon les valeurs binaires des bk (0 ou 1) on a I = somme (bk.Ik)
4) Imini = q = boIo = E/16R
5) Imax=I2+I1+I0= 7E/R
6) ampli inverseur en régime linéaire: u = -2RI = -2R( b2E/4R +b1E/8R + boE/16R)
le tableau des équivalence mot binaire 3 bits <-> u sera donné en cours lundi 15 MAI à 9h
7) en calculant 7E/8 = 8,75 *V on voit que qelque soit la valeur de R l'AOp n'est pas saturé
8) prévoir un inverseur de type AOp (R-R) ou alors injecter E = -15V
* j'ai corrigé l'erreur commise dans l'édition précédente de l'article
