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Examens nationaux

Baccalauréat · Série F · Électrotechnique — 2024

BAC F3 — Électrotechnique — Sujet type n° 1

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

Consignes

  • L'épreuve comporte trois parties indépendantes.
  • L'usage de la calculatrice non programmable est autorisé.
  • Toute réponse numérique doit être accompagnée de son unité.
  • On prendra 3≈1,732\sqrt{3} \approx 1{,}732 et π≈3,1416\pi \approx 3{,}1416.

Partie I — Moteur asynchrone triphasé

Un moteur asynchrone triphasé porte la plaque signalétique suivante :

GrandeurValeur
Tension d'alimentation400 V400\ \mathrm{V} — 50 Hz50\ \mathrm{Hz}
Nombre de pôles44
Puissance utile7,5 kW7{,}5\ \mathrm{kW}
Fréquence de rotation nominale1 440 tr/min1\,440\ \mathrm{tr/min}
Facteur de puissance0,850{,}85
Rendement0,880{,}88
1.
Calculer la fréquence de synchronisme du champ tournant.
2 pts
2.
En déduire le glissement nominal, exprimé en pourcentage.
2 pts
3.
Calculer la puissance active absorbée par le moteur.
1,5 pts
4.
En déduire l'intensité du courant en ligne.
1,5 pts

Partie II — Compensation du facteur de puissance

Le distributeur pénalise les installations dont le facteur de puissance est inférieur à 0,930{,}93. On souhaite relever celui du moteur précédent à cos⁡φ′=0,95\cos\varphi' = 0{,}95 en installant une batterie de condensateurs montés en triangle.

Données

  • cos⁡φ=0,85 ⟹ tan⁡φ≈0,620\cos\varphi = 0{,}85 \ \Longrightarrow \ \tan\varphi \approx 0{,}620
  • cos⁡φ′=0,95 ⟹ tan⁡φ′≈0,329\cos\varphi' = 0{,}95 \ \Longrightarrow \ \tan\varphi' \approx 0{,}329
5.
Calculer la puissance réactive consommée par le moteur avant compensation.
2 pts
6.
Calculer la puissance réactive que devra consommer l'installation après compensation.
1,5 pts
7.
En déduire la puissance réactive que doit fournir la batterie de condensateurs.
1,5 pts
8.
Expliquer l'intérêt économique et technique de cette compensation pour l'exploitant.
2 pts

Partie III — Commande et protection

L1NF1S1KM1KM1auto-maintienS2
9.
Préciser le rôle du contacteur KM1 et celui du relais thermique F1 dans cette installation.
2 pts
10.
Expliquer le principe de l'auto-maintien et préciser ce qui se passe lorsque l'opérateur relâche le bouton de marche.
2 pts
11.
Que se passe-t-il en cas de coupure momentanée de l'alimentation ? Pourquoi ce comportement est-il recherché ?
2 pts

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