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Ce site est destiné aux étudiants de BTS MAI ( Mécanique et Automatismes Industriels)
à ceux du BTS TPIL ( Techniques Physiques pour l'Industrie et le Laboratoire)
et aux élèves de STI Génie Mécanique du Lycée Ste Croix St Euverte d'Orléans
Ce site contient aussi des rubriques destinées aux étudiants de la Licence Professionnelle ATC
(Activités et Techniques de Communication) de l'IUT de Blois.
Une nouvelle rubrique est ouverte: DUT SRC (services et réseaux de communication) du même IUT.
Enfin, une rubrique "Faisceaux Hertziens" pour les stagiaires du CFBS /DGA de Bourges
contient des articles et des extraits de cours sur le sujet.
Il n'y a aucune publicité sur ce blog, et encore moins de rétribution.
Ce travail est gratuit, et son auteur accepte de partager sans limite son travail.
2009 ANNEE MONDIALE DE L'ASTRONOMIE
OUVREZ VOS YEUX et CONTEMPLEZ l'UNIVERS!
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Vendredi 23 juin 2006
5
23
/06
/Juin
/2006
14:48
-
Par jean marie bourven
-
Publié dans : i-e1-a: Bac STI Génie Mécanique
bonjour, donc voici ma correction de ce sujet 2006
MOUTURE DEFINITIVE
à mes élèves de TSTI GM du lycéee SCSE: j'ai édité la correction du sujet 2005 sur ce blog le 26 mai dernier, de nombreuses questions du sujet 2006 sont ressemblantes à celles du 2006
ceci constitue une surprise, deux années de suite le thème porte sur le même moteur CC !!!
remerciement à Drogba 64 pour sa participation
présentation de l'épreuve: sans calculatrice !
le sujet comprend deux parties d'électricité A + B, 11 points et 6 points chacune
une question d'optique sur 3 points
voyons la partie A:
PARTIE A
A.1 Etude préliminaire
A 1.1) et A 1.2) question classique, réponse classique
A 1.3) puisque l'excitation est indépendante et constante
soient F le flux "phi" en weber et K la constante d'induit ( Arnold )
les formules classiques obtenues expérimentalement:
- pour la fem E = KFW avec W = "oméga" la vitesse angulaire en rad/s
- pour le moment du couple électromagnétique T = KFI
s'écrivent plus simplement E= kW et T=kI avec k = KF
A2 Etude à vide
A2.1) U = E + RI dans les conditions "à vide " permet d'écrire: Ev = Uv - RIv
on trouve donc Ev = 50,5 - 0,5.1 soit Ev = 50 V
A2.2) comme Ev = k.W c'est que k = Ev/W donc k = 50/100 soit k = 0,5 V.s
ainsi Ev = 0,5.W ( W en rad/s je le rappelle!)
A.3 Etude en condition d'utilisation
cela signifie: étude en charge
A 3.1) E = kW donc E = 0,5.90 qui fait E = 45 V
A 3.2) U = E + RI => I = ( U-E)/R soit I = 10 A
info: les W qui sont utilisés ci-après sont aussi le symbole du watt, à na pas confondre avec le
W (oméga) de la vitesse angulaire !
A 3.3) une puissance joule est soit de la forme rI² soit si l'on ne connait pas r de la forme UI
si l'on connait U... ici c'est le cas, donc:
au niveau de l'inducteur : Pje = Ue.Ie qu'il faut écrire !
on a donc Pje = 50.0,1 soit Pje = 5W
A 3.4) au niveau de l'induit on a P'a = U.I donc P'a = 50.10 => P'a = 500W
il faut poursuivre en ajoutant Pje avec Pje = Ue.Ie afin de calculer la puissance totale
absorbée par le moteur ( induit + inducteur) ce qui donnera:
puissance absorbée totale: Pa = UI + Pje A.N.: Pa = 505 W
A 3.5) au niveau de l'induit on a la puissance joule PjR = R.I²
soit PjR = 0,5.10² qui donne A.N.: PjR = 50W
A 3.6) la conservation des puissances au niveau de l'induit donne Pa = Pu + PjR + Pc
où Pu = puissance mécanique utile (en bout d'arbre chargé)
PjR =puissance joule perdue à l'induit ( échauffement des enroulements
ou perte de cuivre)
Pc = pertes collectives ( pertes magnétiques dites aussi de fer,
et pertes mécaniques de la transmission)
on cherche Pu...il suffit donc d'écrire Pu = Pa - somme des pertes
on a Pu = 500 - ( 50+50) soit Pu = 400W
remarque:à ce niveau de calcul il n'est pas utile d'introduire Pje, tout se calcule à l'induit
A 3.7) le rendement de l'induit c'est Pu/P'a mais celui du moteur en comptant l'inducteur c'est...
h = "eta" h = Pu /Pa = Pu / ( UI + Pje )
donc h = 400/ (500 + 5) soit environ h ~ 0,8 ( 0,8 x 505 = 404 ~400 )
A.4 Etude du démarrage
A.4.1) au démarrage la vitesse angulaire W est nulle et la fem donc, aussi, car E = k.W
A 4.2) là il faut faire très attention: on sait que U = E + RI est valable en toute circonstance
donc si W = 0 et E = 0 cela signifie que U = RId donc Id = U/R qui donne:
Id = 100 A
A 4.3) le courant d'induit est beaucoup trop fort, il va "fumer" l'induit à coup sûr !
pour le limiter deux solutions:
a) augmenter la résistance de cet induit en le couplant en série avec un rhéostat
b) diminuer la tension "d'attaque" au démarrage soit à l'aide d'un potentiomètre en
parallèle sur la tension de 50V, soit à l'aide d'un hacheur dont le rapport de cycle
sera augmenté progressivement à partir de 0
A.5 Fonctionnement de l'embarcation
A 5.1) systèmes permettant de faire varier la vitesse du MCC:
- rhéostat en série, pas terrible car la commande se fait sur courant fort (celui de l'induit qui passe dans le rhéostat au risque du manipulateur qui manoeuvre ce rhéostat) et car de plus cette commande n'est pas linéaire
- hacheur série, beaucoup mieux car la commande se fait par courant faible et est linéaire
- redresseur variable si la source de tension est un réseau alternatif ou un onduleur
la commande est toujours sur courant faible, donc c'est un bon système, mais par contre pas linéaire du tout (rapport de cycle sur le temps d'amorçage d'une fonction sinus)
A 5.2)
soit Dt la durée d'autonomie cherchée
en terme de puissance totale absorbée par le moteur
Pa = UI + Pje = UI + UeIe comme U = Ue = 50V
Pa = U ( I + Ie)
=> I + Ie = Pa / U
d'autre part la charge disponible des batteries est de Q = (I+Ie).Dt donc Dt = Q / (I+Ie)
qui donne: Dt = Q.U / Pa
A.N.: Dt = 100.50/500 soit Dt = 10 h
PARTIE B
B.1) bien que la réponse ne soit pas évidente ...
c'est quoi ce symbole en forme de rectangle? on ne voit même pas le signe ~ ni en entrée ni en sortie
... me mettant à la place du candidat, "je pense" qu'il s'agit d'un transformateur de tension*
*dont le symbole officiel est composé de deux cercles entrelacés...
comme c'est la règle sur les documents normalisés
B.2) là c'est plus clair, il s'agit d' un redresseur du type PD2 * mixte **
* P= pont
D= double commutateur de courant par branche (1 thyristor en série avec 1 diode)
2 = deux branches
** mixte = les deux commutateurs sont différents
B3)
B 3.1) le texte ne le précise pas, il faut donc se souvenir du cours:
la bobine assure la conduction ininterrompue du courant
(une question sera posée en B4 sur ce sujet)
partons de 2 à 10ms: c'est Th1 qui est passant et D2 qui assure le retour du courant
de 10 à 12 ms: le courant continue sur sa lancée en passant par Th1 et D1
car D2 est bloquée par son potentiel de cathode VC = -v2 >0
et car Th2 est bloqué ( en attente d'impulsion de gâchette)
de 12 à 20 ms: c'est Th2 qui est passant et D1 qui assure le retour du courant
revenant au début du cycle on voit alors que:
comme de 20 à 22ms ( qui serait la séquence suivante équivalente)
de 0 à 2 ms: le courant continue sur sa lancée en passant par Th2 et D2
car D1 est bloquée par son potentiel de cathode VC = v2 >0
et car Th1 est bloqué (en attente d'impulsion de gâchette)
B 3.2)
le retard à l'amorçage est tout simplement l'intervalle d'ouverture des thyristors, c'est à dire la durée pendant laquelle ils sont non conducteurs
l'oscillogramme nous indique 2 ms pour TH1 et (12 - 10 ) = 2ms aussi pour Th2
la période de la fonction u2 est de 20 ms donc pour l'angle de retard on a
à raison de 360° pour une période: "téta"o = 2.360/20 soit 36° pour Th1 et pour Th2
B4)
B 4.1) c'est bien sûr la bobine, mais on l'avait deviné dès le début du B !
B 4.2) sur la figure 2 l'intensité ic(t) est représentée par une droite d'ordonnée constante 100 A
B 5.1)
tracé de uc(t) ci-dessous:
de 0 à 2ms et de 10 à 12ms la charge "bobine+accumulateur" est en court-circuit (en fait c'est la décharge de la bobine qui continue à charger l'accu)
de 2 à 10ms et de 12 à 20 ms la charge est sous tension positive
B 5.2) pour faire varier la valeur moyenne de cette tension il faut agir sur l'angle d'ouverture
remarque: - si tétao = 0 <uc> = 2Û2/pi - si tétao = 10ms <uc> = 0
donc 0 < <uc> < 2Û2/pi
exercice: OPTIQUE
1) appliquant la loi de Descartes i = i' par rapport à la normale à chaque miroir on obtient:
2) possibilité d'observer deux directions en simultané, très pratique pour les manoeuvres et pour observer à l'arrière de l'embarcation les autres bateaux de la flotille
mon opinion: sujet délicat pour des STI Génie Mécanique, certaines questions, en particulier le B nécessitent une compréhension profonde du cours...heureusement, d'autres questions permettront de gagner des points...la prise en compte ou non de l'inducteur dans le A pouvait être aussi une difficulté pour les étourdis
MOUTURE DEFINITIVE
à mes élèves de TSTI GM du lycéee SCSE: j'ai édité la correction du sujet 2005 sur ce blog le 26 mai dernier, de nombreuses questions du sujet 2006 sont ressemblantes à celles du 2006
ceci constitue une surprise, deux années de suite le thème porte sur le même moteur CC !!!
remerciement à Drogba 64 pour sa participation
présentation de l'épreuve: sans calculatrice !
le sujet comprend deux parties d'électricité A + B, 11 points et 6 points chacuneune question d'optique sur 3 points
voyons la partie A:
PARTIE AA.1 Etude préliminaire
A 1.1) et A 1.2) question classique, réponse classique
A 1.3) puisque l'excitation est indépendante et constante
soient F le flux "phi" en weber et K la constante d'induit ( Arnold )
les formules classiques obtenues expérimentalement:
- pour la fem E = KFW avec W = "oméga" la vitesse angulaire en rad/s
- pour le moment du couple électromagnétique T = KFI
s'écrivent plus simplement E= kW et T=kI avec k = KF
A2 Etude à vide
A2.1) U = E + RI dans les conditions "à vide " permet d'écrire: Ev = Uv - RIv
on trouve donc Ev = 50,5 - 0,5.1 soit Ev = 50 V
A2.2) comme Ev = k.W c'est que k = Ev/W donc k = 50/100 soit k = 0,5 V.s
ainsi Ev = 0,5.W ( W en rad/s je le rappelle!)
A.3 Etude en condition d'utilisation
cela signifie: étude en charge
A 3.1) E = kW donc E = 0,5.90 qui fait E = 45 V
A 3.2) U = E + RI => I = ( U-E)/R soit I = 10 A
info: les W qui sont utilisés ci-après sont aussi le symbole du watt, à na pas confondre avec le
W (oméga) de la vitesse angulaire !
A 3.3) une puissance joule est soit de la forme rI² soit si l'on ne connait pas r de la forme UI
si l'on connait U... ici c'est le cas, donc:
au niveau de l'inducteur : Pje = Ue.Ie qu'il faut écrire !
on a donc Pje = 50.0,1 soit Pje = 5W
A 3.4) au niveau de l'induit on a P'a = U.I donc P'a = 50.10 => P'a = 500W
il faut poursuivre en ajoutant Pje avec Pje = Ue.Ie afin de calculer la puissance totale
absorbée par le moteur ( induit + inducteur) ce qui donnera:
puissance absorbée totale: Pa = UI + Pje A.N.: Pa = 505 W
A 3.5) au niveau de l'induit on a la puissance joule PjR = R.I²
soit PjR = 0,5.10² qui donne A.N.: PjR = 50W
A 3.6) la conservation des puissances au niveau de l'induit donne Pa = Pu + PjR + Pc
où Pu = puissance mécanique utile (en bout d'arbre chargé)
PjR =puissance joule perdue à l'induit ( échauffement des enroulements
ou perte de cuivre)
Pc = pertes collectives ( pertes magnétiques dites aussi de fer,
et pertes mécaniques de la transmission)
on cherche Pu...il suffit donc d'écrire Pu = Pa - somme des pertes
on a Pu = 500 - ( 50+50) soit Pu = 400W
remarque:à ce niveau de calcul il n'est pas utile d'introduire Pje, tout se calcule à l'induit
A 3.7) le rendement de l'induit c'est Pu/P'a mais celui du moteur en comptant l'inducteur c'est...
h = "eta" h = Pu /Pa = Pu / ( UI + Pje )
donc h = 400/ (500 + 5) soit environ h ~ 0,8 ( 0,8 x 505 = 404 ~400 )
A.4 Etude du démarrage
A.4.1) au démarrage la vitesse angulaire W est nulle et la fem donc, aussi, car E = k.W
A 4.2) là il faut faire très attention: on sait que U = E + RI est valable en toute circonstance
donc si W = 0 et E = 0 cela signifie que U = RId donc Id = U/R qui donne:
Id = 100 A
A 4.3) le courant d'induit est beaucoup trop fort, il va "fumer" l'induit à coup sûr !
pour le limiter deux solutions:
a) augmenter la résistance de cet induit en le couplant en série avec un rhéostat
b) diminuer la tension "d'attaque" au démarrage soit à l'aide d'un potentiomètre en
parallèle sur la tension de 50V, soit à l'aide d'un hacheur dont le rapport de cycle
sera augmenté progressivement à partir de 0
A.5 Fonctionnement de l'embarcation
A 5.1) systèmes permettant de faire varier la vitesse du MCC:
- rhéostat en série, pas terrible car la commande se fait sur courant fort (celui de l'induit qui passe dans le rhéostat au risque du manipulateur qui manoeuvre ce rhéostat) et car de plus cette commande n'est pas linéaire
- hacheur série, beaucoup mieux car la commande se fait par courant faible et est linéaire
- redresseur variable si la source de tension est un réseau alternatif ou un onduleur
la commande est toujours sur courant faible, donc c'est un bon système, mais par contre pas linéaire du tout (rapport de cycle sur le temps d'amorçage d'une fonction sinus)
A 5.2)
soit Dt la durée d'autonomie cherchée
en terme de puissance totale absorbée par le moteur
Pa = UI + Pje = UI + UeIe comme U = Ue = 50V
Pa = U ( I + Ie)
=> I + Ie = Pa / U
d'autre part la charge disponible des batteries est de Q = (I+Ie).Dt donc Dt = Q / (I+Ie)
qui donne: Dt = Q.U / Pa
A.N.: Dt = 100.50/500 soit Dt = 10 h
PARTIE B
B.1) bien que la réponse ne soit pas évidente ...c'est quoi ce symbole en forme de rectangle? on ne voit même pas le signe ~ ni en entrée ni en sortie
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*dont le symbole officiel est composé de deux cercles entrelacés...
comme c'est la règle sur les documents normalisés
B.2) là c'est plus clair, il s'agit d' un redresseur du type PD2 * mixte **
* P= pont
D= double commutateur de courant par branche (1 thyristor en série avec 1 diode)
2 = deux branches
** mixte = les deux commutateurs sont différents
B3)
B 3.1) le texte ne le précise pas, il faut donc se souvenir du cours:
la bobine assure la conduction ininterrompue du courant
(une question sera posée en B4 sur ce sujet)
partons de 2 à 10ms: c'est Th1 qui est passant et D2 qui assure le retour du courant
de 10 à 12 ms: le courant continue sur sa lancée en passant par Th1 et D1
car D2 est bloquée par son potentiel de cathode VC = -v2 >0
et car Th2 est bloqué ( en attente d'impulsion de gâchette)
de 12 à 20 ms: c'est Th2 qui est passant et D1 qui assure le retour du courant
revenant au début du cycle on voit alors que:
comme de 20 à 22ms ( qui serait la séquence suivante équivalente)
de 0 à 2 ms: le courant continue sur sa lancée en passant par Th2 et D2
car D1 est bloquée par son potentiel de cathode VC = v2 >0
et car Th1 est bloqué (en attente d'impulsion de gâchette)
B 3.2)
le retard à l'amorçage est tout simplement l'intervalle d'ouverture des thyristors, c'est à dire la durée pendant laquelle ils sont non conducteurs
l'oscillogramme nous indique 2 ms pour TH1 et (12 - 10 ) = 2ms aussi pour Th2
la période de la fonction u2 est de 20 ms donc pour l'angle de retard on a
à raison de 360° pour une période: "téta"o = 2.360/20 soit 36° pour Th1 et pour Th2
B4)
B 4.1) c'est bien sûr la bobine, mais on l'avait deviné dès le début du B !
B 4.2) sur la figure 2 l'intensité ic(t) est représentée par une droite d'ordonnée constante 100 A
B 5.1)
tracé de uc(t) ci-dessous:
de 0 à 2ms et de 10 à 12ms la charge "bobine+accumulateur" est en court-circuit (en fait c'est la décharge de la bobine qui continue à charger l'accu)de 2 à 10ms et de 12 à 20 ms la charge est sous tension positive
B 5.2) pour faire varier la valeur moyenne de cette tension il faut agir sur l'angle d'ouverture
remarque: - si tétao = 0 <uc> = 2Û2/pi - si tétao = 10ms <uc> = 0
donc 0 < <uc> < 2Û2/pi
exercice: OPTIQUE
1) appliquant la loi de Descartes i = i' par rapport à la normale à chaque miroir on obtient:
2) possibilité d'observer deux directions en simultané, très pratique pour les manoeuvres et pour observer à l'arrière de l'embarcation les autres bateaux de la flotillemon opinion: sujet délicat pour des STI Génie Mécanique, certaines questions, en particulier le B nécessitent une compréhension profonde du cours...heureusement, d'autres questions permettront de gagner des points...la prise en compte ou non de l'inducteur dans le A pouvait être aussi une difficulté pour les étourdis
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