<span class="Style1"><strong>CONTROLE DE PHYSIQUE APPLIQUEE TSTI Génie-Mécanique</strong></span>
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CONTROLE DE PHYSIQUE APPLIQUEE TSTI Génie-Mécanique( Durée 2h:00)

EXERCICE 1 : ( 4 pts )

Un essai à vide sur un transformateur a donné les résultats suivants:

U1v = U1n = 380 V (valeur efficace de la tension au primaire) ;

U2v = 55 V (valeur efficace de la tension au secondaire ) ;

pv = 80 W (puissance active absorbée par le transformateur à vide).

1) Calculer le rapport de transformation du transformateur.

2) Quelle est la nature des pertes de puissance p v  que l'on mesure pour ce fonctionnement à vide ?

Le transformateur fonctionne maintenant en charge. On mesure les valeurs suivantes:

U1 =U1n = 380 V (au primaire) ; U2v = 53,5 V (au secondaire) ; I2 = 15 A ; cos φ2 = 0,90.

3) Calculer la puissance active fournie au secondaire du transformateur.

4) Sachant que les pertes de puissance par effet joule (pertes cuivre) sont évaluées à 80 W, calculer le rendement du transformateur.

EXERCICE 2 : ( 7 pts )

Un moteur à courant continu, à excitation indépendante, à flux constant , a pour valeur nominales :

•  tension aux bornes de l'induit : Un = 220 V ;

•  intensité du courant induit : In = 26,0 A ;

•  fréquence de rotation de l'induit : n = 1500 tr.min -1 ;

•  résistance de l'induit : R = 0,50 Ω;

1)  Représenter le modèle équivalent de l'induit du moteur.

2)  On considère que les pertes par effet Joule dans l'inducteur sont égales à 250 W et les pertes d'origine magnétique et mécanique à 150 W.

Calculer pour le fonctionnement nominal :

a) la f.é.m. E ;

b) la puissance absorbée par le moteur P a ;

c) la puissance électromagnétique P em ;

d) la puissance utile P u ;

e) le moment du couple utile T u ;

g)Le rendement d'induit;

f)Le rendement du moteur.

3) On désire que le moteur fournisse le couple nominal pour la fréquence de rotation n' = 1000 tr.min-1 ; avec l'intensité nominale 26 A .
a) donner la relation qui lie la f.é.m. à la fréquence de rotation ;
b) en déduire la valeur de la f.é.m. E' et la valeur de la tension U' nécessaires pour obtenir cette fréquence.

EXERCICE 3 :( 9 points)  : ( Etude de l'alimentation électrique d'un Airbus A320)

En vol, la génération électrique est assurée par deux alternateurs principaux de 90 kVA qui délivrant un système triphasé de tensions 115V/200 V, 400 Hz. La fréquence est maintenue constante grâce à une régulation hydraulique de la vitesse de rotation des alternateurs.On s'intéressera aux turboalternateurs principaux on fera l'étude en fonctionnement non saturé.Le réseau de bord d'un avion est alimenté en 400 Hz.

Pour l'Airbus A320 le constructeur donne :

Tension nominale Vn /Un

115V / 200 V

Nombre de phases

3

Puissance apparente nominale Sn

90 kVA

Fréquence nominale fn

400 Hz

Vitesse de rotation nominale nn :

12000 tr/min

Facteur de puissance

0,75< cos φ< 1

Résistance d'induit ( par phase) r

100 mΩ

L'induit est couplé en étoile.

On a effectué deux essais à vitesse nominale constante : nn 

-Essai en génératrice à vide :on a modélisé la caractéristique à vide Ev : la valeur de la f.e.m induite à vide dans un enroulement en fonction de Ie l'intensité du courant inducteur par l'équation : Ev = 4,4 .Ie .

-essai en court-circuit : dans le domaine utile, la caractéristique de court circuit est la droite d'équation Icc = 3,07.Ie , Icc est la valeur efficace de l'intensité de court circuit dans un enroulement de stator.

1)  En fonctionnement nominal :

a) Calculer la pulsation des tensions de sortie de l'Alternateur.

b) Déterminer le nombre de paires de pôles de la machine.

c) Calculer la valeur efficace du courant d'induit nominal In .

2) On suppose que l'alternateur est non saturé, et pour décrire son fonctionnement on utilise le modèle équivalent par phase représenté ci-dessous.

a)  Calculer l'impédance synchrone Zs de l'alternateur.

b) En déduire la réactance synchrone Xs.

3)  Dans ce qui suit on négligera l'influence des résistances statoriques r.

a)  Déterminer l'intensité Ie0 du courant inducteur pour un fonctionnement à vide sous tension nominale.

b)  La charge est triphasée équilibrée de nature inductive, l'alternateur fonctionne dans les conditions nominales, il débite son courant nominal In= 260 A .

Pour un cos φ = 0,86 , représenter sur votre feuille le diagramme vectoriel des tensions et en déduire la valeur de la F.e.m induite Ev .

c) Déterminer la valeur du courant d'excitation qui permet de maintenir V = 115 V pour un fonctionnement à cosφ = 0,86.