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Examens nationaux

Baccalauréat · Série F · Électrotechnique — 2022

BAC F — Électrotechnique — Sujet type n° 3

  • Série F
  • ⏱ 5 h
  • Coefficient 6
  • Niveau difficile
  • 13 questions

Consignes

  • Le candidat traitera les trois parties.
  • Réseau triphasé 400 V400\ \mathrm{V} entre phases, 50 Hz50\ \mathrm{Hz}. On prendra 3=1,73\sqrt{3} = 1{,}73 et π=3,14\pi = 3{,}14.

Partie I — Moteur asynchrone triphasé

La plaque signalétique d'un moteur asynchrone triphasé porte les indications suivantes :

1.
Déterminer la vitesse de synchronisme nsn_s et en déduire le nombre de pôles du moteur.
1,5 pts
2.
Calculer le glissement gg au régime nominal, en pourcentage.
1,5 pts
3.
Calculer la puissance absorbée par le moteur.
1,5 pts
4.
Calculer l'intensité du courant en ligne au régime nominal.
2 pts
5.
Calculer le couple utile développé sur son arbre.
1,5 pts

Partie II — Compensation du facteur de puissance

Le distributeur d'énergie exige un facteur de puissance d'au moins 0,950{,}95. On installe une batterie de condensateurs, couplés en triangle, aux bornes du moteur étudié en partie I.

1.
Calculer la puissance réactive QQ absorbée par le moteur avant compensation.
1,5 pts
2.
Calculer la puissance réactive Q′Q' que le moteur devra absorber pour atteindre cos⁡φ′=0,95\cos\varphi' = 0{,}95.
1,5 pts
3.
En déduire la puissance réactive QCQ_C de la batterie, puis la capacité de chaque condensateur.
2 pts
4.
Calculer la nouvelle intensité en ligne et expliquer l'intérêt de l'opération pour l'installation.
1 pt

Partie III — Démarrage étoile-triangle

Au démarrage direct, un moteur asynchrone appelle un courant de 55 à 88 fois son courant nominal. Pour l'éviter, on utilise le démarrage étoile-triangle.

L₁L₂L₃NCouplage étoile (Y)U₋₋₋₋₋ = U / √3 · démarrageL₁L₂L₃Couplage triangle (Δ)U₋₋₋₋₋ = U · régime établiaprès lancement
1.
Expliquer pourquoi le moteur est d'abord couplé en étoile, puis basculé en triangle.
1,5 pts
2.
Établir le rapport entre la tension aux bornes d'un enroulement en étoile et en triangle. En déduire le rapport des courants en ligne au démarrage.
2 pts
3.
Quel est le rapport des couples de démarrage dans les deux couplages ? Justifier.
1,5 pts
4.
Indiquer la principale limite de ce mode de démarrage.
1 pt

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