EPREUVE N 1. Sciences et techniques des installations. (durée : 4 heures ; coefficient 3) Aucun document n est autorisé.

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1 CONCOURS DE RECRUTEMENT DE PROFESSEURS DE LYCEE PROFESSIONNEL AGRICOLE Enseignement Maritime SESSION 2006 CONCOURS : INTERNE Section : Electrotechnique et électronique maritime EPREUVE N 1 Sciences et techniques des installations (durée : 4 heures ; coefficient 3) Aucun document n est autorisé. Matériel autorisé : calculatrice Rappel : Au cours de l épreuve, la calculatrice est autorisée pour réaliser des opérations de calculs, ou bien élaborer une programmation, à partir des données fournies par le sujet. Tout autre usage est interdit Partie A : Hacheur (6 points) Les 3 parties peuvent être traitées indépendamment. Un moteur à courant continu, à excitation indépendante et constante, est alimenté à l aide d un hacheur série parfait. L intensité du courant dans l induit est pratiquement constante et égale à : I=50A. La tension aux bornes du moteur se confond avec sa f.e.m E dont la valeur, en fonction de la vitesse de rotation n, est donnée par la relation : E = k.n avec k = V/(tr.min -1 ) V Interrupteur électronique Mcc La tension d alimentation du hacheur est V=150 V 1 En fonction du rapport cyclique α, exprimer la valeur moyenne de l intensité du courant dans : la diode de roue libre Id et dans l interrupteur électronique Ih. 1/5

2 2 En fonctions du rapport cyclique α, exprimer la valeur efficace du courant dans : la diode de roue libre Id ; l interrupteur électronique Ih. 3 Tracer la courbe représentant les variations de n en fonction α, en précisant entre quelles limites peut varier n. 4 Calculer la valeur du rapport cyclique qui permet de régler la fréquence de rotation à 1000 tr/min -1. 2/5

3 Partie B : Moteur à rotor bobiné (7 points) Un moteur asynchrone triphasé tétrapolaire V, à rotor bobiné, est alimenté par un réseau 220 V, 50 Hz. Un essai à vide a fourni : - fréquence de rotation : n n s; - lectures données par la méthode des 2 wattmètres : L 1 = 1199 W et L 2 = W. Lors d un essai en charge, on a obtenu : - courant absorbé : I = 18,14 A; - glissement : g = 4,3 %; - lectures données par la méthode des deux wattmètres : L 1 = 3990 W et L 2 = 2034 W. 1 Déterminer le couplage du stator. 2 Pour le fonctionnement à vide, calculer : a) la fréquence de rotation, b) la puissance réactive Q 0 absorbée, c) le facteur de puissance à vide cos ϕ 0, d) l intensité du courant en ligne I 0, e) les pertes magnétiques dans le stator (on supposera qu elles sont égales aux pertes mécaniques, et on négligera les pertes joules stator). 3 Pour le fonctionnement en charge, calculer : a) la fréquence de rotation; b) le couple électromagnétique sachant que chaque phase statorique a une résistance de 1 Ω; c) le rendement; d) le couple utile; e) le facteur de puissance. 3/5

4 Partie C : Echange d énergie entre 2 réseaux triphasés. (7 points) Réseau 1 Réseau 2 figure 1 L'échange d'énergie entre deux réseaux triphasés peut se faire par l'intermédiaire de deux ponts redresseurs-onduleurs (figure 1). Les deux ponts sont des ponts à thyristors (figure 2). i Th1 A I 0 B Th 1 Th 2 Th 3 Th' 4 Th' 5 Th' 6 R i R i R' R' S u AN u NB S' v RO T i Th'1 T' v R'O' O Th 4 Th 5 Th 6 N Th' 1 Th' 2 Th' 3 O' figure 2 Pont 1 Pont 2 On désigne par V 1 et V 2 les valeurs efficaces des tensions simples des réseaux 1 et 2. V 1 = 220V, V 2 = 127 V α 1 et α 2 sont respectivement les angles de retard à l'amorçage des thyristors des ponts 1 et 2. Les ponts sont supposés parfaits. Grâce à l'inductance L de forte réactance et de résistance négligeable, le courant sera considéré comme constant. Etude du pont 1 La tension entre le fil de ligne R et le neutre O du réseau 1 est : = V 2 sin( ωt) VRO 1 Pour α 1 = 30 et I 0 = 50 A, répondre aux questions suivantes en utilisant l annexe n Tracer la tension u AN et la tension aux bornes du thyristor Th 1, u th1. 2. Indiquer les intervalles de conduction de chaque thyristor. 3. Tracer i th1 courant dans le thyristor Th 1 et i R courant dans le fil de ligne R. 4. Etablir l expression littérale en fonction de V 1 et α 1 de la valeur moyenne U 0 de u AN. Réaliser l application numérique. 5. Etablir l expression littérale en fonction de I 0 de la valeur efficace I R de i R. Réaliser l application numérique. 4/5

5 BERFI CONCOURS : Nom : Section : (EN MAJUSCULES) Spécialité ou Option : MINISTERE DE L AGRICULTURE N ne rien inscrire Prénoms : EPREUVE : Date de naissance : 19 Centre d épreuve : Date : SESSION 2006 France Métropolitaine N ne rien inscrire (à compléter et à rendre avec la copie) 5/5