Electrotechnique Niveau DEVOIRS SURVEILLES & EXAMENS ELECTROTECHNIQUE. Profil : Maintenance Industrielle. Niveau - 3.
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- Gisèle Boudreau
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1 Electrotechnique Niveau MNSTERE DE L'ENSEGNEMENT SERER ET DE LA RECHERCHE SCENTFQE ET TECHNOLOGQE NSTTT SERER DES ETDES TECHNOLOGQES DE NABEL DEVORS SRVELLES & EXAMENS ELECTROTECHNQE rofil : Maintenance ndutrielle Niveau - 3 réparé par : Hichem BEN AMMAR Devoir Surveillé & Examen Année niveritaire 00-0 H. BEN AMMAR 49
2 Electrotechnique Niveau NSTTT SERER DES ETDES TECHNOLOGQES DE NABEL قسم الصیانة الصناعیة DEARTEMENT DE MANTENANCE NDSTRELLE er Semetre 008/009 Matière : Electrotechnique rofil : Maintenance ndutrielle Niveau - 3 Année niveritaire 00-0 H. BEN AMMAR 50
3 Electrotechnique Niveau NSTTT SERER DES ETDES TECHNOLOGQES DE NABEL قسم الصیانة الصناعیة DEARTEMENT DE MANTENANCE NDSTRELLE DEVOR SRVELLE MATERE : ELECTROTECHNQE CLASSE : M-3 ENSEGNANT : H. BEN AMMAR DATE : NOVEMBRE 008 DREE : HERE DOCMENTS : NON ATORSES EXERCCE N : On dipoe d'un tranformateur monophaé dont la plaque ignalétique porte le indication uivante : = 800V, f = 50Hz. L'eai à vide a donné le réultat uivant : = 800V ; 0 = 0V ; 0 = A ; 0 = 600W. L'eai en court circuit a donné le réultat uivant : cc = 55V ; cc = 0A ; cc = 70W. endant le fonctionnement normal, le tranformateur débite un courant nominal de 80A.. Déterminer pendant l'eai à vide : a. le facteur de puiance à vide coφ 0 ; b. le rapport de tranformation m ; c. le paramètre R f et X m.. Déterminer pendant l'eai en court circuit : a. la puiance réactive Q cc ; b. la réitance R et l'inductance X ramenée à la ortie du tranformateur. 3. Etablir le chéma équivalent du tranformateur monophaé par l'hypothèe de Kapp. 4. our un courant econdaire nominal, calculer le chute de tenion et établir le diagramme vectoriel correpondant pour le ca uivant : a. la charge et purement réitive ; H. BEN AMMAR 5
4 Electrotechnique Niveau b. la charge et inductive, coφ= 0,8 AR ; c. la charge et capacitive, coφ= 0,8 AV. 5. Repectivement à la quetion 5.b. déterminer : a. le bilan de puiance ; b. le rendement du tranformateur. EXERCCE N : On dipoe de troi tranformateur triphaé T, T et T3, trouver le indice horaire repectivement h, h et h3. A T a A T b A a B b C c A b B c C a A A3 T3 c3 A 3 c 3 B 3 b 3 C 3 a 3 C B Repréentation vectorielle de Note! tenion d'entrée ( A, B et C ) l et recommandé que le étudiant doivent écrire liiblement, numéroter chaque copie, préenter clairement le réultat avec troi chiffre aprè le virgule, dégager et encadrer le réultat. H. BEN AMMAR 5
5 Electrotechnique Niveau CORRGE 6 Exercice N = 800V, f = 50Hz et n = 80A. L'eai à vide a donné le réultat uivant : = 800V ; 0 = 0V ; 0 = A ; 0 = 600W. L'eai en court circuit a donné le réultat uivant : cc = 55V ; cc = 0A ; cc = 70W.. Eai à vide : 0 a. le facteur de puiance à vide co0 0,333 ; 0 0 n b. le rapport de tranformation m 0, ; n c. le paramètre R f 5,4 K, S0 0, 0 Q et X m,909 K. Q 0 S0 0. Eai en court circuit : a. m 6,7V, S 805, VA et Q S 360 VAR cc cc cc cc cc cc Qcc b. la réitance R 50 m et l'inductance X 5 m. cc cc 0 3. Repréentation du chéma équivalent d'un tranformateur monophaé par l'hypothèe de Kapp. 0 0 m R jx R f X m 0 m 4. a. La charge et purement réitive : La chute de tenion R n co X n in co 0, 4 V R V. n m 0 jx n n 0 R n H. BEN AMMAR 53
6 Electrotechnique Niveau b. La charge et inductive : La chute de tenion R n co X n in co 0,8 AR 0, 0 4,4 5, m n R jx n n c. La charge et capacitive : La chute de tenion R n co X n in co 0,8 AV 0, R n co X n in V 0 8 V. 0 n 0 m jx n R n uique : 0 R n co X n in 5. j R n 30 W, W, co 4080 W u n et a u perte 5 KW a. j R n 30 W, W, co 4080 W u n et a u perte 5 KW u b. le rendement 94% ; u perte 4 Exercice N : Le indice horaire ont le uivant : h=0, h=7 et h=73.,5,5 H. BEN AMMAR 54
7 Electrotechnique Niveau NSTTT SERER DES ETDES TECHNOLOGQES DE NABEL قسم الصیانة الصناعیة DEARTEMENT DE MANTENANCE NDSTRELLE MATERE : ELECTROTECHNQE EXAMEN CLASSE : M-3, M-3 ENSEGNANT : H. BEN AMMAR & S. CHBAN DATE : 6 JANVER 009 DREE : HERE 30 DOCMENTS : NON ATORSES Exercice N : Le chéma de la figure repréente un banc d eai de machine à courant continu : un moteur à excitation érie qui entraîne une génératrice à excitation indépendante. Cette génératrice alimente une charge réitive R. r M G K M M R M G R G r g Charge N m =N g =N i g. eut-on démarrer le moteur i la génératrice n'et pa chargée (K ouvert Figure--)? ourquoi.. Etude du moteur : L eai à vide du moteur (effectué à la vitee 500 tr/mn) a donnée le meure uivante : E (V) (A) E : f.c.é.m du moteur Figure - : courant d excitation du moteur érie Le perte contante du moteur p cm ont exprimée par la relation : p cm = N².² en Watt. ( : courant d induit en A, N vitee de rotation en tr/mn) La omme de réitance induit et inducteur du moteur (RM+r M ) et égale à 0,. H. BEN AMMAR 55
8 Electrotechnique Niveau On ferme l'interrupteur K et on démarre enuite le moteur. Le moteur aborbe en régime permanent M 00 A, ou une tenion contante M 440V... Evaluer la vitee de rotation N du moteur aini que on couple utile Cu fourni à la génératrice... Déterminer la puiance utile um et le couple électromagnétique Cem du moteur fourni à la génératrice..3. Calculer le perte joule jm du moteur..4. Evaluer le rendement du moteur %. 3. Etude de la génératrice : Elle et entraînée par le moteur érie déjà étudié. La réitance de l'induit de la génératrice RG et égale à 0,. La réitance de l inducteur rg = 0. La f.é.m. Eg de la génératrice varie en fonction du courant d excitation ig et de la vitee de rotation N elon la relation Eg = 0,6.ig.N. L inducteur étant alimenté par une tenion continue de 50 V. 3.. Déterminer le courant d excitation de la génératrice. Déduire a f.é.m. Eg. 3.. Sachant que la charge aborbe un courant G de 60 A, déterminer la tenion d induit de cette génératrice Déterminer la puiance aborbée a de la génératrice, la puiance utile u. Evaluer alor le rendement de cette machine g %. Exercice N : La plaque ignalétique d un moteur aynchrone triphaé a le donnée uivante : u = 0 KW Co = 0.83 ( / Y ) = 0V / 380V ( / Y ) =.5 A / 39 A N ( / Y ) = 440 tr/mn / 70 tr/mn. Ce moteur peut-il être alimenté normalement ur un réeau triphaé 380 V, 50 Hz? A quelle condition?. Dan ce ca de couplage, déterminer : a. Le nombre de pôle du moteur et la vitee du ynchronime N. b. Le gliement g en fonctionnement normal. c. Le moment du couple utile Cu. d. Le rendement du moteur %. H. BEN AMMAR 56
9 Electrotechnique Niveau CORRGE 4 Exercice N. Le moteur érie 'emballe à vide, il faut donc 'aurer de a charge avant le démarrage. La,5 génératrice à excitation indépendante ne poe pa de problème d'amorçage, d'où on choix. On a N. k p a nn ch R eb avec B ch En particulier i ch diminue, tel que exceif.. E() à N=500tr/mn... M =00A ce qui implique E M =36V à vide M =440V R e et la vitee N non nulle, telle que : n ch, alor le moteur 'emballe et N devient E M = M -(R M +r M ) M =440-0,x00=430V G =60A Le moteur E M =430V en charge p E nn à flux contant, implique E KN a E E M M 430V 36V emm EM M C emm 6,6Nm N N M 659tr / mn 430 N 500tr / mn 7.. E 70 N 39, KW um emm cm M M 69 C um um 575Nm. 3. j =(R M +r M ) M=KW ug. 4. M 90,8% ag perte g i g,5a r 0 g 3.. 0,6i g N 0,6,5 659,5 63, 8V e g H. BEN AMMAR 57
10 Electrotechnique Niveau E R 47, V g G G 8,5 u a um 39955W, u G 39648W et M 99,% a 3 6 Exercice N. Source triphaée 380V tenion compoée, le moteur ne peut être alimenté qu'en étoile.. a. N 70t / mn, N S N S N b. g% 4%. N c. C u u 65, 8 Nm. S u u d. % 93,8% 3 co a 60 f 750, 8pôle ce qui implique p=4. p H. BEN AMMAR 58
11 Electrotechnique Niveau NSTTT SERER DES ETDES TECHNOLOGQES DE NABEL قسم الصیانة الصناعیة DEARTEMENT DE MANTENANCE NDSTRELLE ème Semetre 008/009 Matière : Electrotechnique rofil : Maintenance ndutrielle Niveau - 3 Année niveritaire 00-0 H. BEN AMMAR 59
12 Electrotechnique Niveau NSTTT SERER DES ETDES TECHNOLOGQES DE NABEL قسم الصیانة الصناعیة DEARTEMENT DE MANTENANCE NDSTRELLE MATERE : ELECTROTECHNQE CLASSE : M-3 ENSEGNANT : H. BEN AMMAR DEVOR SRVELLE DATE : 4 MA 009 DREE : HERE 30 DOCMENTS : NON ATORSES On dipoe d'un tranformateur monophaé de ditribution pour une fréquence de nominale 50 Hz. Dan un eai à vide ou une tenion 8 0 V, 0,5 A et 600 W. 0 0 L'eai en court-circuit ou une tenion réduite a donné : cc 485 V, cc 80 A, cc 300 W. Sachant que la ection nette du noyau et de B,47 T max S 0 KVA, 5 KV / 0 V, S 60 cm et que l'induction maximale. Déduire alor le nombre de pire au primaire et au econdaire.. our le fonctionnement à vide, déterminer le facteur de puiance co 0, la puiance magnétiante Q0 et l'angle d'avance d'hytéréi Donner le chéma équivalent ramené au econdaire avec l'hypothèe de Kapp en fonction de R, X, m, R, X. f 4. Calculer, pour le courant econdaire nominal n, la tenion aux borne d'un récepteur de facteur de puiance ucceivement égal à : ; 0, 8 AR; 0, 8 AV. 5. our quel type de charge la chute de tenion et-elle nulle? et-elle maximale pour un courant donné? 6. Calculer le facteur de puiance nominal de ce tranformateur. 7. our quel courant econdaire le rendement et-il maximal? notant que le courant dan ce ca d'une charge réitive. H. BEN AMMAR 60
13 Electrotechnique Niveau CORRGE. La tenion primaire uivant le théorème de Boucherot peut être exprimée par la relation complexe uivante j w n, ce qui implique 4,44 f nbmax S, d'où n 3600 pire.,44 fb S 4 max n 0 0 n n n avec : B max,47 T 50 KV S 0,06 m 56 pire W. 50 KV co 85,4 et 0 0 0,5 A 0 L'angle d'avance d'hytéréi 4, 6. Q in VAR n 3. Le rapport de tranformation m 0, 05. n La réitance : R f 375 K et L'inductance : X m 30, K Q La réitance ramenée à la ortie : R L'impédance ramenée à la ortie : Z L'inductance ramenée à la ortie : 0 X cc cc cc cc Z,46 m R cc cc 0 m 4,8 m 8,35 m S 4. Le courant econdaire nominal et de la forme : 545 A n m R jx n Z 0 ch On a : 0 0 a. La chute de tenion et donnée par : R n co X n in H. BEN AMMAR 6
14 Electrotechnique Niveau our co 0 6 V R n V., c'et que la charge et purement réitive. b. our co 0, 8 AR 0, c'et le ca d'une charge inductive. R co X in 7,5 V n n 0 8 7,5 0,5 V. c. our co 0, 8 AV 0, c'et le ca d'une charge capacitive. R co X in n n R n co X n in uique : 0 V. V 5. La chute de tenion et nulle, lorque R co X in 0 n n R R n in -X n co, ce qui implique t g 54. X C'et bien une charge à caractère capacitive. La chute de tenion et maximale i X t g 36 R C'et bien une charge à caractère inductive. 0, alor in X co 0, R n n 6. Le facteur de puiance nominal correpond à un débit de courant nominal ou une tenion nominale c'et-à-dire que 8 V, d'aprè la quetion précédente lorque la charge et inductive avec co 0,8 AR ou la tenion 0,5 V. On dit que le courant et en arrière par rapport à la tenion, avec un déphaage qui et négatif (puique lorqu'on ramène le courant ur la tenion, on fait un angle antihoraire trigonométrique). 7. Le rendement au maximum pour un courant optimal opt max i co perte co R 0 R 0, alor 0, avec 0 fer R fer co 0 opt opt 9 R A. D'où pour une charge réitive co et R, 6 A, alor que le rendement maximal et 0, max 977. opt H. BEN AMMAR 6
15 Electrotechnique Niveau NSTTT SERER DES ETDES TECHNOLOGQES DE NABEL قسم الصیانة الصناعیة DEARTEMENT DE MANTENANCE NDSTRELLE MATERE : ELECTROTECHNQE EXAMEN CLASSE : M-3, M-3 ENSEGNANT : H. BEN AMMAR & S. CHBAN DATE : 30 JN 009 DREE : HERE 30 DOCMENTS : NON ATORSES Exercice : Moteur érie en traction électrique Le caractéritique d'un moteur à excitation érie équipant une rame de métro ont : - réitance de l'induit R = 0,06 Ω. - réitance de l'inducteur r = 0,04 Ω. Le flux et proportionnel au courant dan l'inducteur. our le fonctionnement nominal on donne : n = 800 V; n = 40 A; N n = 300 tr/mn ; C un (couple utile nominal) = 00 Nm. Calculer alor : a. la puiance utile u. b. la puiance électromagnétique ém. c. le perte mécanique et magnétique m. d. le perte par effet Joule j. e. le couple électromagnétique Cém. f. le rendement %. On procède au démarrage du moteur ou une tenion réduite. Le courant aborbé et de 800A. our ce régime déterminer : a. la tenion d'alimentation d. b. le couple électromagnétique correpondant. H. BEN AMMAR 63
16 Electrotechnique Niveau On utilie maintenant une réitance de démarrage R d permettant de limiter d à la valeur (. n ) Calculer : a. la réitance de démarrage R d. b. le couple de démarrage C d. Exercice : Moteur aynchrone triphaé à bague n moteur aynchrone à bague préente le caractéritique uivante : uiance utile : 50 KW; tenion : 0/380 V; fréquence : 50 Hz; 4 pôle. On uppoe que le perte par effet Joule du tator J et le perte mécanique p m ont négligeable. Le perte fer du moteur ont localiée au tator.. L'eai à vide a donné : 0 = 5 A ; g (gliement) 0 ; 0 = 50 W. Le moteur préente une vitee au voiinage de ynchronime, le moteur et alimenté par un réeau triphaé 380V 50 Hz. a. Quel doit être le couplage du tator. b. Déduire le facteur de puiance à vide co φ 0. c. Déterminer le paramètre R m et X m. d. Calculer la vitee de ynchronime N en tr/mn.. En fonctionnement nominal, ur un réeau triphaé 380 V, 50 Hz. Le gliement g =,5%. a. Déterminer la vitee de rotation N (en tr/mn) du moteur. b. Evaluer le couple utile Cu. c. Calculer la puiance tranmie tr et la puiance électrique aborbée a. d. Calculer le perte par effet Joule du rotor J r. e. Evaluer le rendement du moteur %. 3. Fonctionnement ur un réeau triphaé : 0 V 50 Hz. a. Comment doit -t- on coupler le tator du moteur. b. our le régime nominal, calculer la valeur efficace de courant au tator : coφ=0,8 - de ligne. - de phae J. H. BEN AMMAR 64
17 Electrotechnique Niveau CORRGE EXERCCE N : a. 99, 5 KW ; un C un n b. E R r 3, 9 KW ; em n c. p, 69 KW ; m em d. R r n 6, 8 j u KW ; En e. Cem 85, 88 Nm; u f. 9,3% a a. R r 80 V ; d d b. f C 8703 d n Cem em Nm ; n n n d n d mω ; a. R r R d d avec R R r 875, 6 d b. C d Cemn 943, 5Nm ; n n EXERCCE N : 0. 0,5 a. Le couplage étant en étoile ; H. BEN AMMAR 65
18 Electrotechnique Niveau ,5 0 b. co 0 0,379 ; 3 0 3V 3V 3V c. R m 6,6 K, X m 47,67 K Q 3 in 0 60 f d. N S 500 tr/mn ; p a. N g 46, 5 N S tr/mn; u b. u C 4 N , u Nm ; u c. tr 53,84 KW, a tr fer tr 0 55, 09 KW g d. fer tr g 3,84 KW ; u e. 96,74% ; a a. Le couplage étant en triangle ; a b. S 508,7 A et 93,7 3 co J S 3 S A ; H. BEN AMMAR 66
19 Electrotechnique Niveau NSTTT SERER DES ETDES TECHNOLOGQES DE NABEL قسم الصیانة الصناعیة DEARTEMENT DE MANTENANCE NDSTRELLE er Semetre 009/00 Matière : Electrotechnique rofil : Maintenance ndutrielle Niveau - 3 Année niveritaire 00/0 H. BEN AMMAR 67
20 Electrotechnique Niveau NSTTT SERER DES ETDES TECHNOLOGQES DE NABEL قسم الصیانة الصناعیة DEARTEMENT DE MANTENANCE NDSTRELLE DEVOR SRVELLE MATERE : ELECTROTECHNQE CLASSE : M-3 ENSEGNANT : H. BEN AMMAR DATE : 4 NOVEMBRE 009 DREE : HERE DOCMENTS : NON ATORSES Exercice n tranformateur monophaé et alimenté par une tenion alternative inuoïdale au primaire, de valeur efficace 00 V et de fréquence 50 Hz. Le eai d'un tranformateur monophaé ont donné : Eai à vide : = 00 V; 0 = 0 V; 0 = A ; 0 = 550 W. Eai en court circuit : cc = 50 V ; cc = 00 A ; cc = 750 W. endant le fonctionnement normal, on prélève = 400 V, n = 60 A avec un facteur de puiance inductif co = 0,8 AR.. Calculer le facteur de puiance à vide co 0 et le rapport de tranformation m.. Calculer le valeur de la réitance de fuite R f et de l inductance cyclique X f. 3. Déterminer la réitance équivalente R ramenée au econdaire. 4. Calculer l impédance Z et on déduire la réactance X ramenée à la ortie. 5. our le fonctionnement nominal : a. A l aide de la forme approchée, calculer la chute de tenion au econdaire ; b. Etablir le diagramme de Kapp ; H. BEN AMMAR 68
21 Electrotechnique Niveau c. Selon la repréentation vectorielle, évaluer la chute de tenion réelle (an approximation) ; d. Calculer la puiance active econdaire ; e. Déduire le rendement du tranformateur pour le régime nominal. 6. our une charge capacitive, telle que l impédance de la charge et l aociation érie d une réitance Rc=00 et d un condenateur Xc=75. le courant econdaire nominal étant de l ordre de 0A. a. Déduire le facteur de puiance econdaire et précier la phae entre le courant et la tenion econdaire ; b. A l aide de l hypothèe de Kapp, évaluer la chute de tenion aini la tenion econdaire ; c. Contruire le diagramme de Kapp ; d. Evaluer la puiance active du econdaire ; e. Déterminer le rendement du tranformateur. Note! l et recommandé que le étudiant doivent écrire liiblement, numéroter chaque copie, dégager et encadrer le réultat. H. BEN AMMAR 69
22 Electrotechnique Niveau CORRGE Exercice n tranformateur monophaé et alimenté par une tenion alternative inuoïdale au primaire, de valeur efficace 00 V et de fréquence 50 Hz. Le eai d'un tranformateur monophaé ont donné : Eai à vide : = 00 V; 0 = 0 V; 0 = A ; 0 = 550 W. Eai en court circuit : cc = 50 V ; cc = 00 A ; cc = 750 W. endant le fonctionnement normal, on prélève = 400 V, n = 60 A avec un facteur de puiance inductif co = 0,8 AR co 0 co0 0, 5 co 0 0, m 0, m 0, 00. R f 8,8 K 0 Q 0 X f X f Q 0,7 K Q 0 0 in 0 30 VAR cc cc cc R cc R 75, m cc 00 cc mcc 750 0, Z Z 50 m 00 cc cc X Z R X 30 m H. BEN AMMAR 70
23 Electrotechnique Niveau a. R n co X n in où co 0,8 0 et in 0,6 0 pour 36,87 0 0, ,8 0,3 60 0,6 8,8 V b. m 0, 400 8,8 3,7 V 0 c. réel 8,8 V et R in X co,98 V imaginaire alor réel imaginaire 8,53 V d. co 63 W 63 e. 88,5 % perte R , Rc 00 Ω, Xc 75 Ω Xc a. tg co 0, 8AV et 36, 87 Rc b. R n co X n in 0, ,8 0,5 0 0,6 5,V 0 0 5, 4,9 V c. Contruction du diagramme de Kapp d. co 4,9 0 0,8 79 W e ,075 0 perte 0 R 75,5% H. BEN AMMAR 7
24 Electrotechnique Niveau NSTTT SERER DES ETDES TECHNOLOGQES DE NABEL قسم الصیانة الصناعیة DEARTEMENT DE MANTENANCE NDSTRELLE DEVOR SRVELLE MATERE : ELECTROTECHNQE CLASSE : M-3 ENSEGNANT : H. BEN AMMAR DATE : 08 DECEMBRE 009 DREE : HERE DOCMENTS : NON ATORSES Exercice N : On alimente un four électrique monophaé dont la plaque ignalétique porte le indication : 0 V, 4 KW. our l alimenter on dipoe d un réeau monophaé 4600 V, 50 Hz. On a effectué le eai uivant : Eai à vide : = 4600 V; 0 = 30 V; 0 = A ; 0 = 300 W. Eai en court circuit : cc = 400 V; cc = 0 A ; cc = 00 W.. Evaluer le facteur de puiance à vide co 0 et en court-circuit. Calculer le rapport de tranformation m.. Déterminer la réitance de fuite R f et de l inductance de fuite X f. 3. our le régime nominal, calculer le courant econdaire n. 4. Calculer le facteur de puiance econdaire. 5. Déterminer le valeur de l impédance Z, la réitance du tranformateur ramenée au econdaire R et la réactance ramenée X. 6. our le fonctionnement nominal : a. A l aide de la forme approchée, calculer la chute de tenion au econdaire ; H. BEN AMMAR 7
25 Electrotechnique Niveau b. Etablir le diagramme de Kapp ; c. Etablir le bilan de puiance du tranformateur au cour du fonctionnement nominal. d. Evaluer le rendement du tranformateur. 7. On branche à la ortie du tranformateur une charge capacitive (une réitance en parallèle avec une capacité), on donne : Rc=75, Xc=00, le courant econdaire nominal étant de l ordre de 0A. a. Déduire le facteur de puiance econdaire et précier la phae entre le courant et la tenion econdaire ; b. A l aide de l hypothèe de Kapp, évaluer la chute de tenion aini la tenion econdaire ; c. Etablir le diagramme de Kapp ; d. Déterminer le rendement du tranformateur. Exercice N : Trouver graphiquement le indice horaire où le borne du tranformateur A et a ont reliée : remier ndice Horaire telle que : Vab = 470V; Vbc = 470V; Vca= 470V; VaB = 40V; VbB = 50V; VcB = 30V; Deuxième ndice Horaire telle que : Vab = 466V; Vbc = 466V; Vca= 466V; VaB = 466V; VbB = 80V; VcB = 680V; Troiième ndice Horaire telle que : Vab = 90V; Vbc = 90V; Vca= 90V; VaB = 90V; VbB = 40V; VcB = 560V; Note! l et recommandé que le étudiant doivent écrire liiblement, numéroter chaque copie, dégager et encadrer le réultat. H. BEN AMMAR 73
26 Electrotechnique Niveau CORRGE Exercice N On alimente un four électrique monophaé dont la plaque ignalétique porte le indication : 0 V, 4 KW. our l alimenter on dipoe d un réeau monophaé 4600 V, 50 Hz. On a effectué le eai uivant : Eai à vide : = 4600 V; 0 = 30 V; 0 = A ; 0 = 300 W. Eai en court circuit : cc = 400 V; cc = 0 A ; cc = 00 W co 0 0, co cc cc ,05 cc cc cc m 0,5 m , R f 70,533 K X f,3 K où Q 0 0 in VAR Q S n 0 A co 0, n cc 00 cc mcc ,05 5. R 500 m, Z 00 m cc 0 0 cc cc et X Z R 866 m H. BEN AMMAR 74
27 Electrotechnique Niveau our le fonctionnement nominal : a. R n co X n in 0,5 0 0,9 0, ,49 6,35 V b. 30 6,35 3,68 V 0 c. co, co,68 0 0, W, j R n 0, W et W alor perte W 3889 d. 88,6 % perte R Xc a. tg co 0, 8AV et 36, 87 Rc b. R n co X n in 0,5 0 0,866 0,5 0 0,6,39 V 0 30 (,39) 3,39 V c. Contruction du diagramme de Kapp d. 3,39 0 0,8 3,39 0 0, ,5 0 perte 0 R 88,5 % Exercice N : h h h 3 3 H. BEN AMMAR 75
28 Electrotechnique Niveau NSTTT SERER DES ETDES TECHNOLOGQES DE NABEL قسم الصیانة الصناعیة DEARTEMENT DE MANTENANCE NDSTRELLE EXAMEN MATERE : ELECTROTECHNQE CLASSE : M-3, M-3 ENSEGNANT : H. BEN AMMAR DATE : 7 JANVER 00 DREE : H 30 DOCMENTS : NON ATORSES Exercice N : Tranformateur monophaé n tranformateur monophaé préente le caractéritique uivante : S n = 8 KVA, R = 0,008 Ω, R = 0,08 Ω, N = 4 pire, f = 50 Hz A vide : On a relevé : = 0 V, 0 = 0 V, 0 = 50 W et 0 =,5 A En court-circuit : On a obtenu : CC = 8, V, CC = 70 A et CC = 460 W. Calculer le rapport de tranformation m et le nombre de pire N. Déterminer le facteur de puiance à vide co φ 0 et la puiance réactive à vide Q 0 3. Déduire le paramètre R f et X f 4. Déterminer la réitance R S, l'impédance Z S et l'inductance X S ramenée à la ortie du tranformateur 5. Déterminer dan l hypothèe de Kapp : a. la tenion ou laquelle il faut alimenter le primaire ( ) pour que le econdaire débite un courant de =00A ou une tenion de =0V dan un récepteur de facteur de puiance co φ = 0,8 AR., on donne 0 = +, =R S co φ +X S in φ et φ > 0 b. ce récepteur et une bobine compoée d'une réitance R en érie avec une inductance L. Calculer la valeur de L 6. our un fonctionnement nominal déterminer : H. BEN AMMAR 76
29 Electrotechnique Niveau a. le courant nominal où n = 00 V b. le perte par effet Joule et le rendement du tranformateur dan le ca où le facteur de puiance econdaire et de 0.8 AR. Exercice N : Moteur à courant continu Le caractéritique d'un moteur à excitation érie équipant une rame de métro ont : - la réitance de l'induit R = 0,06 Ω. - la réitance de l'inducteur r = 0,04 Ω. Le flux et proportionnel au courant dan l'inducteur.. En fonctionnement nominal on a : n = 000 V ; n = 0 A ; Nn = 300 tr/mn ;Cun (couple utile nominal) = 700 Nm. Calculer : a. la puiance utile. b. le perte par effet Joule. c. la puiance aborbée. d. le perte mécanique et magnétique. e. le couple électromagnétique. f. le couple perte. g. le rendement.. Au démarrage, ou une tenion réduite, le moteur aborbe un courant de 00 A. Calculer : a. la tenion d'alimentation. b. le couple électromagnétique de démarrage et comparer à celui du couple électromagnétique. 3. La réitance de démarrage Rd permet de limiter d à la valeur n. Calculer : a. la réitance de démarrage Rd. b. comparer alor le couple de démarrage Cd et le couple électromagnétique nominal Cem. H. BEN AMMAR 77
30 Electrotechnique Niveau Exercice N n 0 0. m n 0 CORRGE n 4 n 7 pire m 0. R f 80,666 K Q 0 0 in 0 68,768 KVAR où 0 arccoc 4, 69 0 X f Q ,09 K cc 460 cc mcc 750 8, 4. R 93,877 m, Z 34 m cc cc cc et X Z R 4 m 5. our le fonctionnement nominal : a. R n co X n in 0, ,8 0,4 00 0,6,567 V 0 0,567 4,567 V m 0 0,783 V 0 b. Rc jxc, Z,, alor R Z co,76 00 et X Z in,3, H. BEN AMMAR 78
31 Electrotechnique Niveau on a X lw l X w,3 f 4, mh 6. S 8000 a. 40 A 00 b. j 50 W et j R 93, W perte j j , , ,5% Exercice N. 300 a. u C u 700 3,43 KW 60 b. j R r 0,06 0, W n c. a KW n d. c em u a j u ,9 KW e. Cem em R r , 0 E0 n n n Nm 300 f. Cp Cem Cu ,369 Vm u Cu g. 96,43% a d 00 A a. E 0 d R rd d 0, 00 0 V b. on a Cd kd et Cn kn cela implique que d Cd Cn, n H. BEN AMMAR 79
32 Electrotechnique Niveau Cd Cn 70 KNm 0 3. Q 0 0 in 0 68,768 KVAR où 0 arccoc 4, 69 0 n n a. Rd R r 8,33 b. d Cd Cn 4Cem 6800 KNm n H. BEN AMMAR 80
33 Electrotechnique Niveau NSTTT SERER DES ETDES TECHNOLOGQES DE NABEL قسم الصیانة الصناعیة DEARTEMENT DE MANTENANCE NDSTRELLE ème Semetre 009/00 Matière : Electrotechnique rofil : Maintenance ndutrielle Niveau - 3 Année niveritaire 00/0 H. BEN AMMAR 8
34 Electrotechnique Niveau NSTTT SERER DES ETDES TECHNOLOGQES DE NABEL قسم الصیانة الصناعیة DEARTEMENT DE MANTENANCE NDSTRELLE DEVOR SRVELLE MATERE : ELECTROTECHNQE CLASSE : M-3 ENSEGNANT : H. BEN AMMAR DATE : 7 AVRL 00 DREE : HERE DOCMENTS : NON ATORSES Exercice : n tranformateur monophaé de ditribution poède le caractéritique uivante : Eai à vide Eai en court-circuit S 50KVA 0 5V V cc 50 f 50Hz 0 0, 9A A cc 8 5 KV / 0V 0 600W W cc our le fonctionnement à vide, déterminer le facteur de puiance co 0 et la puiance magnétiant Q 0.. Calculer le paramètre m, R f et X f du tranformateur. 3. Donner le chéma équivalent du tranformateur ramené au econdaire, évaluer elon l'approximation de Kapp R et X. 4. Calculer le courant n, n ; repectivement au primaire et au econdaire. 5. En fonctionnement nominal, déterminer la chute de tenion u au econdaire dan le ca uivant. - Charge réitive. H. BEN AMMAR 8
35 Electrotechnique Niveau Charge inductive ayant Co 0, 8AR. - Charge capacitive ayant Co 0, 8AV. 6. Donner la repréentation de Frenel pour le troi ca précédent avec 0 V R n jx n. 7. our quel courant econdaire le rendement et maximal? Le calculer pour le ca d'une charge réitive. 8. On branche à la ortie du tranformateur une charge capacitive (une réitance en parallèle avec une capacité), on donne : Rc=90, Xc=0, le courant econdaire étant de l ordre de 6000A. a. Déduire le facteur de puiance econdaire et précier la phae entre le courant et la tenion econdaire ; b. A l aide de l hypothèe de Kapp, évaluer la chute de tenion au niveau R et X, déduire la tenion econdaire ; c. Etablir le diagramme de Kapp ; d. Déterminer le rendement du tranformateur. Note! l et recommandé que le étudiant doivent écrire liiblement, numéroter chaque copie, dégager et encadrer le réultat. H. BEN AMMAR 83
36 Electrotechnique Niveau Exercice N CORRGE co0 0, ,9 83, 0 Q 0 0 in 0 3,404 KVAR 0 5. m 0, R f ,65 K X f Q ,785 K cc ccm 3. R ,07 3,546 m, cc 8 cc Z cc cc cc m cc 50 0,07 0 8,785 m et X Z R 3,04 m 4. our le fonctionnement nominal : n 0 S 667 A 5. n 667 A et n 0,7 A La charge et réitive R n co X n in où 0 68,88 0,0 7,9 V La charge et inductive R n co X n in où co 0, 8 et in 0,6 9,683 V H. BEN AMMAR 84
37 Electrotechnique Niveau La charge et inductive R n co X n in où co 0, 8 et in 0,6,573 V 6. Repréentation vectorielle de troi type de charge Le rendement et maximal pour opt 389,49 A 0,0 co alor R max opt opt co co R 0 opt , ,4 % 8. Circuit de la charge et de type RC parallèle où X 0, R 90 et 6000 A c c Rc a. arctg 36, 859 AV co 0, 8 et in 0, 6 X c b. R co X in 4,5 V n n 0 5 4,85 0,85 V c. Contruction du diagramme de Kapp d. 0, ,8 0, , , R 6,47 % H. BEN AMMAR 85
38 Electrotechnique Niveau NSTTT SERER DES ETDES TECHNOLOGQES DE NABEL قسم الصیانة الصناعیة DEARTEMENT DE MANTENANCE NDSTRELLE Examen MATERE : ELECTROTECHNQE CLASSE : M-3 ENSEGNANT : H. BEN AMMAR DATE : 6 JN 00 DREE : H 30 DOCMENTS : NON ATORSES Exercice :. On dipoe de troi tranformateur triphaé T, T et T3. Repréenter et trouver le indice horaire uivant h, h et h3. A T a A T b A a B b C c A b B c C a Ai A3 T3 c3 A 3 c 3 a B 3 b 3 C 3 a 3 Ci Bi Exemple de repréentation vectorielle de tenion d'entrée ( A, B et C ) et une tenion econdaire du tranformateur T. On a effectué de différente meure pour de troi autre type de tranformateur triphaé qui ont noté repectivement par T', T' et T'3. Repréenter le diagramme vectoriel et déterminer graphiquement le indice horaire correpondant h', h' et h'3. On précie que le pôle "A et a" ont hunté, et on notera que l'échelle de traçage et de 0 mm pour 0 V. H. BEN AMMAR 86
39 Electrotechnique Niveau T' T' T'3 AB = BC = CA = 80 V AB = BC = CA = 40 V AB = BC = CA = 40 V ba = 40 V ba = 70 V ba = 70 V bb = 06 V bb = 96 V bb = 0 V bc = 70 V bc = 0 V bc = 96 V Exercice : On dipoe d'un moteur aynchrone à cage : u : 300 KW; Tenion d'alimentation : 0/380 V; fréquence : 50 Hz; bipolaire. On uppoe que le perte par effet Joule dan le tator et le perte mécanique ont nulle. Le perte fer du moteur ont localiée au tator.. L'eai à vide a donné : 0 = 5 A ; g = 0 ; 0 = 700 W. Le moteur préente une vitee voiinage de ynchronime, le moteur et alimenté par un réeau triphaé 380V 50 Hz. a. Quel doit être le couplage du tator. b. Déduire le facteur de puiance à vide co φ 0. c. Déterminer le paramètre R m et X m. d. Calculer la vitee de ynchronime N en tr/mn.. En fonctionnement nominal, ur un réeau triphaé 380 V, 50 Hz. Le gliement g =,9 %. a. Déterminer la vitee de rotation N (en tr/mn) du moteur. b. Evaluer le couple utile Cu. c. Calculer la puiance tranmie tr et la puiance électrique aborbée a. d. Calculer le perte Joule du rotor J r. e. Evaluer le rendement du moteur %. H. BEN AMMAR 87
40 Electrotechnique Niveau CORRGE EXERCCE N :. h 0, h 8 et h h ' 4, h ' 8 et h ' EXERCCE N :. a. Le couplage étant en étoile ; 0 b. co 0 0,73 3 ; 0 3V c. Q VAR 53,48 0 R m, X m 3V Q 0 3 3V 0 in 0 5, K f d. N 3000 tr/mn ; p. a. N g 943 N S tr/mn; u b. u Cu 49 N , Nm ; u c. tr 305,8KW, a tr fer tr 0 308, 5KW g d. g 5,8 jr tr KW ; u e. 98, % ; a H. BEN AMMAR 88
41 Electrotechnique Niveau BBLOGRAHE Alain, H., Claude, N., Michel,., Machine électrique élctronique de puiance, Collection le technicien, Edition Dunod, 985. Grellet, G., Clere, G., Actionneur électrique, Edition Ayrolle, 996. Jean-Lui Dalmao, Cour d'électrotechnique, DA Technique Supérieur, Edition Belin, Mohamed, Elleuch, le machine Electrique, Septembre 993. Mohamed, Stambouli, Electrotechnique, Année Mohamed, Elleuch, le machine ynchrone et le machine aynchrone, Septembre 997. Mohamed, Elleuch, le tranformateur et le machine à courant continu, Septembre 995. H. BEN AMMAR 89
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