Bacf1011
C'est le rôle de l'ensemble transformateur-redresseur : i3 ... de redresseur s'agit-il
?(mono alternance ou double alternance ; commandé ou non commandé ?)
part of the document
, calculer le rendement ( du transformateur en régime nominal.
2ème partie : Étude du redresseur.
2.1) 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 loscilloscope 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 ( = EMBED Equation.3 .
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 lallure de la tension u3 et celle du courant i2.
DOCUMENT REPONSE
i3
i2
u2
u3
Figure 1 Figure 2
Exercice n°2 (Bacf1993) :
On branche entre phase et neutre le montage redresseur suivant :
EMBED Equation.3
Déterminer la valeur efficace, la valeur moyenne, la valeur maximale, la fréquence et la période de cette tension e(t).
De quel type de redresseur sagit-il ?(mono alternance ou double alternance ; commandé ou non commandé ?)
Indiquer sur un schéma le sens réel du courant i(t) circulant dans la charge. La valeur moyenne de lintensité de ce courant est de 5 ampères.
Calculer la valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge sachant que EMBED Equation.3 .
Calculer la valeur de la résistance R.
Dessiner lallure de e(t) et u(t).
Exercice n°3 (Bacf1988):
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. La partie C nest pas donnée à traiter.
A) Etude du transformateur.
Un essai à vide du transformateur a donné les résultats suivants:
U1V = U1N = 380 V (valeur efficace de la tension au primaire) ;
U2V = 55 V (valeur efficace de la tension au secondaire ) ;
PV = 80 W (puissance active absorbée par le transformateur à vide).
A.1) Calculer le rapport de transformation du transformateur.
A.2) Compléter la figure 1 du document-réponse en donnant le schéma du câblage à réaliser pour conduire cet essai à vide (préciser la nature de tous les appareils de mesures).
A.3) Quelle est la nature des pertes de puissance pV que l'on mesure pour ce fonctionnement à vide ?
Le transformateur fonctionne maintenant en charge. On mesure les valeurs suivantes:
U1 = U1N = 380 V (au primaire) ; U2 = 53,5 V (au secondaire) ; I2 = 15 A ; cos (2 = 0,90.
A.4) Calculer la puissance active fournie au secondaire du transformateur.
A.5) Sachant que les pertes de puissance par effet joule (pertes cuivre) sont évaluées à 80 W, calculer le rendement du transformateur.
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.
B.1) Quel est le rôle de ce montage ?
B.2) 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 ?
B.3) Représenter, sur la figure 2 du document-réponse, l'allure de la tension uC(t) en précisant les unités et les échelles utilisées.
B.4) Calculer la valeur moyenne de la tension uC(t) sachant que. (est la valeur maximale de la tension sinusoïdale à l'entrée du pont.)
DOCUMENT-REPONSE (Cette feuille est à rendre avec votre copie)
EMBED Excel.Chart.5 \s
Figure 2
Exercice n°4 (Bacf1973) :
Un central téléphonique en zone urbaine nécessite une alimentation sous 48 V continu.
Cette tension continue est obtenue à partir d'une ligne EdF 220 V / 50 Hz, monophasée, grâce à un ensemble transformateur-redresseur.
En cas de coupure du réseau EdF, le central téléphonique est commuté sur des batteries 48 V continu. On démarre ensuite un groupe de secours diesel-alternateur qui va fournir le 220 V - 50 Hz au transformateur-redresseur. Les batteries peuvent alors être déconnectées ou rechargées.
L'opération inverse se fait lors du rétablissement du réseau EdF.
1ère partie : Etude du transformateur :
Le transformateur est du type monophasé 220 V / 55 V de puissance apparente nominale 5000 VA. On appelle cos(1 et cos(2 les facteurs de puissance respectifs au primaire et au secondaire.
1.1) Calculer son rapport de transformation m, et le nombre de spires N1 qu'il doit comporter au primaire si son secondaire comporte N2 = 36 spires.
(On prendra 55 V au secondaire, à vide comme en charge.)
1.2) Calculer les intensités nominales I1 au primaire, et I2 au secondaire.
1.3) Ce transformateur fournit une puissance utile P2 = 4,1 kW lorsqu'il débite une intensité I2=91A.
Que vaut cos(2 au secondaire du transformateur ?
1.4) On veut mesurer la puissance P1 absorbée au primaire, et cos(1. Placer les appareils de mesure nécessaires sur le document-réponse (figure 1).
1.5) Le wattmètre donne une déviation de 90 divisions, sur son cadran qui comporte 150 divisions, quand il est réglé sur les calibres 300V et 25A.
Calculer la puissance P1 lue ainsi, et déduire le rendement du transformateur.
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 : EMBED Equation.2 .
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 ?
DOCUMENT-REPONSE
RESEAU EdF. VERS LE REDRESSEUR
Appareils disponibles : (à redessiner sur le schéma ci-dessus)
Figure n°1 : (question 1.4 )
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)
Exercice n°5 (Bacf1961) :
Etude dun ensemble transformateur-pont redresseur
Les parties A et B sont indépendantes.
i1(t) i2(t) ic(t)
u1(t) u2(t) Rc uc(t)
A) Le transformateur
Afin de déterminer le rendement du transformateur réel, on réalise 3 essais.
Notations :
U1 , U2 : Valeurs efficaces des tensions primaire et secondaire ;
I1 , I2 : Valeurs efficaces des courants primaire et secondaire ;
P1 , P2 : Puissances actives du primaire et du secondaire.
A.1)Essai à vide
On mesure : U1n = U10 = 230 V
U20 = 50 V
P10 = 6 W
A.1.1) Quelle est alors la valeur de I2 ?
A.1.2) Sur le document réponse (figure 1), placer les appareils de mesures permettant deffectuer ces mesures.
A.1.3) Calculer le rapport de transformation m.
A.1.4) En déduire le nombre de spires N2 du secondaire sachant quau primaire N1 = 460 spires.
A.1.5) Lors de cet essai, on détermine les pertes fer pour U1 = 230 V.
Donner la valeur de ces pertes.
A.2)Essai sur charge résistive de résistance R
On mesure : U1 = 230 V
U2 = 48 V
I2 = 2,0 A.
A.2.1) Sur le document réponse (figure 2), placer les appareils de mesures permettant deffectuer ces mesures.
A.2.2) Quelle est alors la valeur de la résistance R ?
A.2.3) Calculer la chute de tension au secondaire (U = U20 - U2.
A.2.4) Calculer P2.
A.2.5) Calculer P1 en tenant compte des différentes pertes. (Pfer = 6,0 W et PJ = 10 W).
A.2.6) En déduire le rendement ( du transformateur lors de cet essai.
B) Le pont redresseur
B.1)Etude de la tension dentrée du pont u2(t).
La tension u2(t) est sinusoïdale de la forme u2(t) = 48 EMBED Equation.2 sin (314 t).
Déterminer pour u2(t) :
B.1.1) la valeur efficace U2 ;
B.1.2) la valeur maximale U2max ;.
B.1.3) la pulsation (;
B.1.4) la fréquence f ;
B.1.5) la période T ;
B.1.6) la valeur moyenne < u2 >.
B.2)Etude de la tension de sortie du pont uc(t)
B.2.1) Indiquer sur un schéma les branchements dun oscilloscope permettant de relever uc (t).
B.2.2) Tracer sur le document réponse (figure 3) la tension uc (t).
B.2.3) Sachant que < uc > = 2 U2max/( , calculer la valeur moyenne < uc > de uc (t).
B.2.4) Quel type de voltmètre doit-on utiliser pour mesurer < uc > ?
B.2.5 Que faut-il placer en série avec Rc pour obtenir le courant ic (t) continu ?
B.2.6) Dans le cas où la condition B.2.5 est réalisée tracer alors ic (t) sur le document réponse (figure 4) sachant que < ic > = 1,8 A.
B.2.7) Proposer une modification sur le pont redresseur afin de pouvoir faire varier < uc >.
DOCUMENT REPONSE
fig 1
A
V
R fig 2 W
u1(t) u2(t)
ic(t)
1,8 A
t
fig 4
Chapitres B.3.1.1 et B.3.1.2 Extraits de sujets de Bac
Bonis P et Bernaud J PAGE 9/ NUMPAGES 9
M
T/2 T
3
u
T/2 T
- u2
u2
t
0
i2
M
i3
0
t
D1
D2
D4
D3
e(t)
R
u
u2
uC
I
u1
M
Figure 1
i1
B
A
V1
V2
i2
A
V
W
v2
u
montage
redresseur
t (ms)
0
v2 (V)
t fig 3
uc
