2002 : Antilles Guyanne Juin - Site de Nicolas Hadengue

Extrait n°1 : 2002 Antilles Guyanne Juin
Partie B : étude du convertisseur
À la sortie de l'induit de l'alternateur, on place le montage (voir figure
2), constitué d'un pont de 4 diodes.
figure 2
1) Représenter, sur le document réponse, la tension u(t) à la sortie du
pont ainsi que l'allure du courant ic(t) dans la charge, en supposant que
celui-ci est parfaitement lissé. 2) Quel élément doit-on placer en série avec la charge pour lisser le
courant ? 3) On désigne par Veff la valeur efficace de v(t).
La valeur moyenne de la tension à la sortie du pont est UMOY =
[pic].[pic] . a) Préciser l'appareil à utiliser pour mesurer cette valeur efficace Veff
(type, fonction, position). b) Calculer la valeur maximale VMax de v(t) pour avoir UMoy = 14 V . c) Quel doit être l'élément à placer en parallèle en sortie du pont de
diodes pour lisser la tension uc(t) ? 4) On rappelle la liste des convertisseurs de puissance, statiques ou
tournants, figurant au programme d'examen : . Moteur à courant continu . Machine synchrone
. Redresseur non commandé . Hacheur série
. Redresseur commandé . Onduleur monophasé
. Machine asynchrone . Transformateur monophasé
a) Quel est le type de convertisseur réalisé par le pont de 4 diodes? b) Quel convertisseur statique permet d'obtenir une tension alternative à
partir d'une tension continue ? [pic]
Extrait n° 2 : 2001 Métropole i3
i1
i2 u3
u1 u2 2ème partie : Étude du redresseur. 1) On se propose de visualiser simultanément la tension u3 et
le courant i3 à la sortie du redresseur.
Choisir en conséquence une méthode de branchement des voies de
l'oscilloscope et représenter le schéma du montage correspondant sur la
figure 1 du document réponse. 2.2) On rappelle que la valeur moyenne de la tension u3 est donnée par ( u3
( = [pic].
Calculer ( u3 ( sachant que la valeur efficace de u2 vaut 15 V. 2.3) Le courant i3, parfaitement lissé, est représenté sur la figure 2 du
document-réponse.
Compléter cette figure 2 en y représentant l'allure de la tension u3 et
celle du courant i2. DOCUMENT REPONSE
PROBLEME : 2ème partie i3 i2
u2 u3 Figure 1.
Figure 2
Extrait n°3 : 2001 Métropole remplacement
B - Convertisseur n°2 (voir annexe) B.1) Quel est le nom de ce convertisseur ?
B.2) Quelle est la conversion réalisée ?
B.3) Quelle est la pulsation de la tension d'entrée e(t) ?
B.4) Quelle est la valeur efficace de la tension d'entrée e(t) ? [pic]
Extrait n°4 : 1999
deuxième partie On branche entre phase et neutre le montage redresseur suivant : [pic] 1. Déterminer la valeur efficace, la valeur moyenne, la valeur maximale, la
fréquence et la période de cette tension e(t).
2. De quel type de redresseur s'agit-il ?(mono alternance ou double
alternance ; commandé ou non commandé ?)
3. Indiquer sur un schéma le sens réel du courant i(t) circulant dans la
charge. La valeur moyenne de l'intensité de ce courant est de 5 ampères.
4. Calculer la valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge
sachant que[pic].
5. Calculer la valeur de la résistance R.
6. Dessiner l'allure de e(t) et u(t). Extrait n°5 : 1999 : Circuit électrique automobile
Partie 2 : Etude du redresseur (8 points) La machine synchrone sert à recharger la batterie d'accumulateurs par
l'intermédiaire d'un pont redresseur à quatre diodes (figure 2). On
assimilera le courant redressé à un courant continu I. 2.1. Quel est le rôle de la bobine d'inductance L placée en série avec la
batterie ? 2.2. Indiquer, sur un schéma, le branchement d'un oscilloscope (ou de
sondes isolées) permettant de relever la tension u et le courant i. 2.3. Tracer l'allure de la tension u. 2.4. Calculer la valeur moyenne de la tension, donnée par [pic], à la
sortie du redresseur quand V = 14,4 V. 2.5. Le courant i est continu et son intensité est à chaque instant égale à
sa valeur moyenne I, qui vaut ici 50 A. Calculer la force électromotrice E
de la batterie d'accumulateurs, sachant que sa résistance R vaut 24 m(. 2.6. Calculer la puissance utile Pu = .I, fournie par le redresseur à la
batterie.
Extrait n°6 : 1999
d ) quatrième partie. Pour alimenter un petit moteur à courant continu à aimants
permanents, on réalise le montage ci-dessous dans lequel les quatre diodes
sont idéales.
[pic]
D 1) Dans quel but branche-t-on une bobine en série avec le moteur?
D 2)Tracer l'allure de la tension uc(t), et graduer les axes.
D 3)Quel type de voltmètre peut-on utiliser pour mesurer
la valeur moyenne de uc(t)? Extrait n°7 : 1998 Juin métropole E] ÉTUDE D'UN CONVERTISSEUR STATIQUE
Cet artisan dispose, de plus, d'un moteur à courant continu qu'il désire
faire fonctionner sur le réseau. Pour cela , il réalise ce montage :
[pic]
E.1] Quel est le rôle du bloc 1 ?
E.2] Comment faire pour visualiser uc ?
Faire le schéma du branchement de l'appareil utilisé.
E.3] Tracer sur le document réponse l'allure de la tension uc(t) en
précisant les échelles et les unités.
E.4] Calculer la valeur moyenne [pic]de la tension uc où [pic] désigne la
valeur maximale de la tension sinusoïdale d'entrée.
E.5] Comment faire pour mesurer < uc > ?
E.6] Quel est le rôle de la bobine d'inductance L sur la forme de ic ? DOCUMENT REPONSE (à rendre avec la copie) Tension uc(t)
[pic]
Extrait n°8 : 1998 : Remplacement étranger Etude d'un moteur à courant continu alimenté en très basse tension Un moteur à courant continu, à aimant permanent, a son induit alimenté en
très basse tension (48V) par un système constitué d'un transformateur et un
pont redresseur (schéma ci-dessous). Les trois parties A, B et C de cet
exercice étudient respectivement le transformateur, le pont redresseur et
le moteur. Ces trois parties sont indépendantes. B) Etude du pont redresseur.
Entre la sortie du secondaire du transformateur et l'induit du moteur à
courant continu, on place un pont de diodes. La valeur efficace de la
tension sinusoïdale à l'entrée du pont est U = 53,5 V.
IB1) Quel est le rôle de ce montage ?
IB2) Quel élément peut-on utiliser pour lisser le courant dans
l'induit du moteur ?
Doit-on le brancher en série ou en parallèle avec l'induit ?
IB3) Représenter, sur la figure 2 du document-réponse, l'allure de la
tension uC(t) en précisant les unités et les échelles utilisées.
IB4) Calculer la valeur moyenne de la tension uC(t) sachant
que[pic].
([pic] est la valeur maximale de la tension sinusoïdale à
l'entrée du pont.) [pic] Extrait n°9 : 1997 Autre sujet
2ème Partie : Etude du redresseur :
Le redresseur est un pont de Graëtz monophasé à quatre diodes supposées
parfaites.
2.1) Donner un schéma de principe de ce pont redresseur en faisant figurer
les quatre diodes.
2.2) Indiquer sur le document-réponse (Figure 2), l'allure de la tension
redressée à la sortie du pont, lorsque la valeur efficace de la tension
d'alimentation est de 55 V et sa fréquence de 5O Hz.
On précisera la valeur maximale de la tension, ainsi que la durée de la
période sur la figure 2.
2.3) Calculer la valeur moyenne Umoy de la tension redressée. On rappelle
que : [pic].
2.4) Quel appareil de mesure doit-on utiliser pour mesurer Umoy ? Préciser
le type de l'appareil.
2.5) On lit sur chaque batterie de secours : 48V / 2000 Ah. Combien de
temps durerait la charge complète d'une de ces batteries avec un courant I
= 83A supposé continu ?
Comment obtenir ce courant pratiquement continu à la sortie du
redresseur ?
On donne (ci-dessous) v2 = f(t). Tracez u = f(t) sur le même graphe,
en précisant Umax en volts et les durées en millisecondes.
Figure n°2 : (question 2.2)
Extrait n°10
[pic]
[pic]
Eléments de correction :
Extrait n°1 3.b Vmax=22V
Extrait n°2 2.2 13.5V
Extrait n°3 B.3 (=314rad.s-1
B.4 eeff=230V Extrait n°4 deuxième partie
1. E=230V, =0, ê= 325V, f=50Hz, T=20ms.
4. [pic]=207V.
5. R==41(
Extrait n°5 : 1999 : Circuit électrique automobile 2.4[pic]=13,0V
2.5. E= 11,8V .
2.6. Pu = 650W
Extrait n°7 : 1998 Juin métropole E] ÉTUDE D'UN CONVERTISSEUR STATIQUE : 4 points
E.3] Tension redressée bialternance, de période 10ms, entre 0V et 325 V
E.4] < uc > = 207 V
Extrait n°8 : 1998 Remplacement étranger IB3) l'allure de la tension uC(t) : redressée bialternance de période 10ms
et de maxi 76V
IB4) =48V
Extrait n°9 : 1997 Autre sujet 2.1)Umax=78V, T=20ms
2.3) Umoy = 49,5V
2.5) t = 24h
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[pic]
M
i2 i3 t 0 t 0 - u2 u2 M
3 u T/2 T D1 D2 D4 D3 e(t) R u D1 D2 D4 D3 v R u E i L Batterie
d'accumulateurs Figure 2 u2 uC I u1 M v2