Extrait n°1 :2002 Métropole juin - Site de Nicolas Hadengue
Le moteur asynchrone triphasé, dont les enroulements du stator sont couplés en
... Un moteur asynchrone associé à son variateur de vitesse entraîne un tapis ...
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20 V. Justifier le couplage étoile des enroulements statoriques du moteur.
b - Donner lexpression littérale de la puissance absorbée PA par le stator. Ecrire lapplication numérique sans calculer la valeur de PA. Le résultat numérique donne PA = 24 kW.
c - Calculer la puissance utile PU fournie à larbre du moteur sachant que le rendement est égal à 90 %.
d - Donner lexpression littérale de la puissance PJS perdue par effet Joule dans le stator en fonction de la résistance r dun enroulement statorique. Sachant que r = 0,1(, calculer PJS.
3)
a - Compléter la figure n° 2 du document réponse n°1 en y ajoutant :
un wattmètre entre phase et neutre ;
un voltmètre permettant de mesurer la valeur efficace de la tension composée.
b - Quelles sont les valeurs indiquées par le wattmètre et le voltmètre ?
4) Dans les conditions nominales, le moteur tourne à la fréquence n = 8500 tr/min et la fréquence des tensions sinusoïdales triphasées est de 300 Hz.
a - En déduire le nombre de paires de pôles du rotor.
b - Donner lexpression littérale du moment du couple utile TU en fonction de la puissance utile PU et de la vitesse n en tr.min-1.
Sachant que PU = 21,6 kW, écrire lapplication numérique sans calculer la valeur de TU. Le résultat numérique donne TU = 24,3 N.m.
5) Pour régler la vitesse du moteur, le moment du couple utile étant constant et égal à 24,3 N.m, on fait varier la fréquence f de la source triphasée et la valeur efficace U de la tension composée en conservant le rapport EMBED Equation.2 constant.
a - La valeur de la fréquence de la source triphasée est réglée à f = 150 Hz. En déduire la nouvelle valeur efficace de la tension composée U ainsi que la nouvelle valeur de la fréquence de synchronisme ns du moteur (en tr.min-1).
b - Sur la figure n° 3 du document réponse n°2 est représentée la caractéristique mécanique Tu = f(n) du moteur pour f = 300 Hz. Sachant que, pour f = 150 Hz, la fréquence du moteur est de 4000 tr.min-1 pour Tu=24,3N.m, tracer sur le graphique la nouvelle caractéristique correspondant à ce fonctionnement.
c Que peut-on dire des deux caractéristiques obtenues en conservant constant le rapport EMBED Equation.3 ?
DOCUMENT-RÉPONSE N°1
DOCUMENT-RÉPONSE N°2
(à rendre avec la copie)
EMBED Word.Picture.6
Extrait n°2 : Polynésie 2002
Un moteur asynchrone associé à son variateur de vitesse entraîne un tapis roulant par lintermédiaire dun réducteur.
Moteur
Énergie asynchrone Réducteur Tapis roulant
électrique +
variateur
Cette étude comporte deux parties :
Étude du moteur et de son variateur de vitesse
Étude mécanique de lensemble
Les exercices 1 et 2 peuvent être traités indépendamment lun de lautre.
Les parties A, B, C de lexercice 1 peuvent être traitées indépendamment les unes des autres.
EXERCICE N°1 : ÉLECTRICITÉ (17 points)
Les enroulements dun moteur asynchrone triphasé sont trois récepteurs identiques. Alimentés en régime sinusoïdal, ils présentent donc chacun une impédance Z et un déphasage ( du courant par rapport à la tension.
Sur la plaque signalétique du moteur, on lit :
400 V / 700 V
8 Pôles.
7,8 kW à 700 tr/min.
On effectue un démarrage étoile-triangle du moteur asynchrone.
A.] Fonctionnement du moteur en couplage étoile
EMBED Word.Picture.8
On réalise lessai suivant :
A.1] On mesure alors les valeurs suivantes :
Appareil n°1: 5 A :
Appareil n°2 : 950 W
Appareil n°3 : 230 V.
Dire précisément quelles sont les grandeurs mesurées respectivement par les appareils 1, 2 et 3.
A.2] A partir de ces indications, calculer :
A 2 1 ] la valeur efficace U des tensions composées du réseau utilisé ;
A 2 2 ] limpédance Z présentée par chaque enroulement ;
A 2 3 ] la puissance active P absorbée par le moteur triphasé ;
A 2 4 ] la puissance apparente S ;
A 2 5 ] la puissance réactive Q ;
A 2 6 ] le facteur de puissance cos ( ;
A 2 7 ] le déphasage (.
B. ] Fonctionnement du moteur asynchrone en couplage triangle
Les mêmes enroulements du même moteur sont maintenant couplés en triangle sur le même réseau 230 V / 400 V / 50 Hz.
On donne limpédance Z = 46 ( et le déphasage ( = 35 ° de chaque enroulement.
B 1] Sur le document réponse (figure n°1) représenter le couplage des enroulements du moteur. Quelle est la tension supportée par un enroulement ?
B 2 ] Calculer :
B 2 1] la valeur efficace J de lintensité du courant dans chacun des enroulements ;
B 2 2 ] la valeur efficace I des intensités des courants en ligne ;
B 2 3 ] la puissance apparente S ;
B 2 4 ] la puissance active Pa absorbée par le moteur ;
B 2 5 ] la puissance réactive Q.
B-2-6 ] la fréquence de synchronisme ns du moteur ;
B-2-7 ] le glissement g ;
B-2-8 ] le couple utile Tu ;
B-2-9 ] le rendement ( du moteur.
DOCUMENT RÉPONSE
Figure 1
Extrait n°3 : ÉTUDE DUN MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASÉ ET DE SON ALIMENTATION
Un chantier comprend une grue actionnée par un moteur asynchrone triphasé. La commande en vitesse de ce moteur est réalisée par un onduleur.
Les parties A, B, C et D sont indépendantes.
A] GRANDEURS CARACTÉRISTIQUES DUN ENROULEMENT
Les enroulements statoriques dun moteur asynchrone triphasé constituent trois dipôles D récepteurs identiques : alimentés en régime sinusoïdal, ils présentent chacun une impédance Z et introduisent chacun un déphasage (.
Afin de déterminer les deux grandeurs Z et (, on réalise un couplage étoile des enroulements de ce moteur.
A laide dun dispositif approprié (sonde différentielle et pince ampèremètrique), on relève la tension simple v1N(t) et le courant en ligne i1(t). On relève alors :
t en ms
V1N (t) i1 (t)
A partir des courbes observées, déterminer :
A.1] la période T, la fréquence f, la pulsation É des grandeurs sinusoïdales.
A.2] Les valeurs maximales V1max et I1max.
A.3] Les valeurs efficaces V1 et I1.
A.4] Limpédance Z présentée par un enroulement.
A.5] Le déphasage ( présenté par un enroulement.
B ] Couplage triangle des enroulements DU MOTEUR
Les enroulements du moteur asynchrone triphasé sont couplés en triangle sur le même réseau 230 V / 400 V ; 50 Hz. On donne pour chaque enroulement limpédance Z = 46,5 ( et le déphasage ( = 36 °.
Calculer :
B.1 ] La valeur efficace J des courants circulant dans les enroulements.
B.2 ] La valeur efficace I des courants circulant en ligne.
B.3 ] La puissance apparente S
B.4 ] La puissance active absorbée P.
B.5 ] La puissance réactive Q.
C ] Étude du moteur ASYNCHRONE TRIPHASÉ
Sur la plaque signalétique du moteur, on lit :
400 V / 700 V.
4 Pôles.
7100 W à 1420 tr/min.
( = 85 %.
Les grandeurs du réseau sont : 230 V / 400 V ; 50 Hz.
Déterminer avec les données de la plaque signalétique :
C.1 ] le couplage des enroulements du moteur sur le réseau en justifiant la réponse.
C.2 ] la fréquence de synchronisme ns du moteur en tr/min.
C.3 ] le glissement g.
C.4 ] le couple utile Tu.
C.5 ] la puissance absorbée Pa.
C.6 ] lensemble des pertes de puissance p du moteur.
Extrait n°4 : Métropole 2000
1.3. La charge triphasée.
L'éolienne permet d'alimenter plusieurs récepteurs dont un moteur asynchrone qui entraîne une pompe. Le réseau 130 V / 230 V, 50 Hz alimente le moteur asynchrone triphasé de 1,1 kW dont la plaque signalétique est donnée figure 4 :
Mot.3 LS 80LTN°5188565 BJ 017kgIP 55I cl F40°CS1VHzmin-1kWcos(AD 230509351,10,784,8Y 4002,8Made in France
Figure 4
Déterminer le couplage des enroulements du stator.
Quelle est la valeur efficace de l'intensité du courant traversant un enroulement au régime nominal ?
Calculer la puissance active absorbée par le moteur au régime nominal.
Quels composants peut on ajouter pour améliorer le facteur de puissance de ce écepteur ? Proposer un schéma de branchement de ces composants permettant de conserver la charge équilibrée Les caractéristiques mécaniques du moteur et de la pompe sont données sur la figure 5
Déterminer la fréquence de rotation du moteur et calculer le glissement.
Déterminer le moment du couple exercé par la pompe.
EMBED Word.Picture.6
Extrait n°5 :2000
IB) Étude du moteur asynchrone : Le moteur asynchrone est branché sur le réseau triphasé précédent 230/400 V ; 50 Hz. On dispose de trois appareils de mesures: un voltmètre, un ampèremètre et un wattmètre monophasé.
IB1) Compléter, sur la figure 2, le schéma de branchement du moteur asynchrone sur le réseau triphasé en plaçant les 3 appareils afin de mesurer la puissance active absorbée pour une phase et de déterminer le facteur de puissance de la machine.
La figure 1 donne les caractéristiques mécaniques :
du moteur, Tu = f(n)
de la charge mécanique entraînée, Tr = f(n).
IB2) Déterminer graphiquement les valeurs de la fréquence de rotation et du moment du couple utile du moteur asynchrone lorsqu'il entraîne sa charge.
IB3) Calculer le glissement du rotor sachant que le stator comporte 2 paires de pôles.
IB4) Montrer que la puissance mécanique utile fournie par le moteur est égale à 5750 W.
Des essais ont permis d'évaluer les pertes de puissances lorsque la machine entraîne sa charge : pertes joule au stator Pis = 262 W;
pertes fer au stator PFS = 155 W ;
pertes joule au rotor PJR=225W;
pertes mécaniques Pm = 155 W.
IB5) Calculer pour ce fonctionnement:
IB5a) la puissance électrique absorbée par le moteur
IB5b) le rendement du moteur.
IB56) En déduire l'intensité du courant de ligne appelé par ce moteur sachant que son facteur de puissance est égal à 0,75.
Extrait n°6 : 1999
La plaque signalétique dun moteur asynchrone triphasé tétrapolaire est la suivante :
230 V/400 V ; 50 Hz ;
4,2 kW ; cos(= 0,85
15,1 A / 8,7 A ; 1450 tr/min.
Le moteur est alimenté par le réseau 230 V/400 V.
1)Quelle est la signification des informations données par la plaque signalétique ?
2)Comment devra-t-on coupler cette machine sur le réseau ? Pourquoi ?
3)Quelle doit être la valeur efficace de lintensité du courant nominal :
dans un enroulement ?
en ligne ?
4)Quelle est la fréquence de synchronisme du moteur ?
5)Calculer le glissement au régime nominal.
6)Calculer le moment du couple nominal.
7)Calculer la puissance active nominale et le rendement au régime nominal.
8)Quel système peut-on utiliser pour faire varier la vitesse de ce moteur ?
B) Le moteur est alimenté à fréquence variable.
1)Exprimer le glissement g en fonction de ns et n.
2)Exprimer la fréquence de synchronisme ns en fonction de f et p (p étant le nombre de paires de pôles).
3)En déduire la relation ns-n=g f/p.
4)Pour un couple de moment constant, lorsque la fréquence varie, on montre que le produit g.f reste constant. Montrer que, pour un couple de moment constant, la différence (ns-n) reste également constante lorsque la fréquence varie.
Extrait n°7 : 1999
b ) deuxième partie.
Un moteur asynchrone triphasé, de caractéristiques nominales :
puissance utle : Pu = 4,0 kW ; facteur de puissance : cos jð ð= 0,80 ; rendement : hð ð= 75%,
est branché en triangle sur le réseau précédent.
B 1 ) Compléter sur le document réponse ( figure 2 ) le schéma de câblage.
B 2 ) Quelle est la valeur efficace de la tension aux bornes de chaque enroulement du moteur?
B 3 ) Calculer la puissance active P absorbée par le moteur.
B 4 ) En déduire la puissance réactive Q correspondante.
B 5 ) Calculer l'intensité efficace I du courant dans un fil d'alimentation.
B 6 ) On veut relever le facteur de puissance du moteur à cos jð' = 0,93 en utilisant trois condensateurs de capacité C couplés en triangle.
a) Calculer la valeur de C en utilisant la relation: EMBED Equation.3 .
b) Calculer la valeur efficace I' des courants en ligne avec ces condensateurs branchés.
Extrait n°8 : 1998 Juin métropole
B] ÉTUDE DU MOTEUR ASYNCHRONE
B.1] ÉTUDE MÉCANIQUE
A partir des caractéristiques du moteur :
B.1.1] calculer la fréquence de synchronisme ns en tr/min.
B.1.2] calculer le moment Tu du couple utile pour n = 1440 tr/min.
B.1.3] calculer le glissement g pour n = 1440 tr/min.
B.2] ÉTUDE ÉLECTRIQUE
Calculer les grandeurs suivantes pour ce moteur :
B.2.1] à partir du rendement, la puissance active Pm .
B.2.2] la valeur efficace des courants en ligne Im .
B.2.3] la puissance réactive Qm .
Extrait n°9 : 1998 septembre
PARTIE B
Le tapis roulant qui amène les objets dans le four est entraîné par des moteurs asynchrones triphasés. Les caractéristiques nominales dun moteur sont les suivantes : Tensions: 230 V / 400 V ; 50 Hz ;
Puissance mécanique : 1500 W;
Rendement : ( = 0,72;
Facteur de puissance: cos ( = 0,8 ;
n = 930 tr.min-1 ( 6 pôles au stator ).
1.B.1.Le moteur est connecté au réseau 230 V / 400 V ; 50 Hz.
Calculer pour le fonctionnement nominal:
1.B.1.1.la puissance active absorbée;
1.B.1.2.l'intensité efficace du courant en ligne.
1.B.1.3.la puissance réactive absorbée;
1.B.1.4.les pertes totales du moteur;
1.B.1.5.le moment du couple mécanique utile.
1.B.2
1.B.2.1.Déterminer la fréquence de synchronisme nS.
1.B.2.2.En déduire le glissement en régime nominal.
1.B.3.La caractéristique mécanique T (n) de la charge entraînée par le moteur est donnée sur le document réponse n°1 (figure 2).
1.B.3.1.Tracer sur ce document la partie utile et linéaire de la caractéristique mécanique Tu (n) du moteur, sachant que celle-ci passe par le point ( n = 930 tr.min-1 ; Tu = 15,4 N.m ) et que la fréquence de rotation du moteur à vide est égale à nS.
1.B.3.2.En déduire les coordonnées du point de fonctionnement.
1.B.4.Lors dun essai du moteur, on mesure les puissances active et réactive absorbées par la machine. On dispose pour cela dun wattmètre monophasé, dun voltmètre et dun ampèremètre.
1.B.4.1.Compléter le schéma du montage sur le document-réponse n°2 (figure 3).
1.B.4.2.Choisir un type possible de voltmètre permettant de mesurer la valeur efficace de la tension dans le montage parmi les suivants :
1° - magnétoélectrique à redresseur en position DC ;
2° - magnétoélectrique à redresseur en position AC ;
3° - ferromagnétique ;
4° - numérique en position DC ;
5° - numérique en position AC ;
6° - numérique RMS (valeur efficace vraie) en position DC;
7° - numérique RMS (valeur efficace vraie) en position AC.
DOCUMENT-REPONSE N°1 (à rendre avec la copie)
FIGURE 2 :
question 1B3.
DOCUMENT-REPONSE N°2 (à rendre avec la copie)
FIGURE 3:
question 1B41 .
Extrait n°10 : Antilles Mexique 1998
PARTIE A : Etude d'un moteur asynchrone triphasé
Un moteur asynchrone triphasé possède sur sa plaque signalétique les indications suivantes :
220 V / 380 V 50 Hz Pu = 6 kW 4 pôles
On dispose du réseau 220 V / 380 V ; 50 Hz.
A.1) Quel doit être le couplage à adopter? Compléter, sur la figure n°1 de l'annexe 1, le schéma du couplage des enroulements du moteur en indiquant le nom de ce couplage.
A.2) Déterminer la fréquence ns de synchronisme du moteur (en tr/min).
A.3) En charge nominale, le moteur absorbe une puissance de 6500 W avec un facteur de puissance égal à 0,8 lorsqu'il tourne à 1440 tr/min.
A.3.a) Déterminer l'intensité efficace du courant en ligne appelé par le moteur.
A.3.b) Déterminer le glissement de cette machine.
A.3.c) Calculer le rendement de la machine.
A.3.d) Déterminer le moment du couple utile.
A.4) Le moteur entraîne à présent une nouvelle charge dont la caractéristique mécanique Tr = f(n) est représentée sur la figure n°2 de l'annexe 1.
A.4.a) A l'aide des résultats trouvés précédemment (questions A.2 et A.3.d), dessiner, sur cette même figure n°2, la partie utile de la caractéristique mécanique Tu = f(n), que lon supposera linéaire, du moteur, pour :
1400 tr/min < n < 1500 tr/min.
(On admettra que la fréquence de rotation à vide est la fréquence de synchronisme ns).
A.4.b) En déduire, pour cette nouvelle charge, la fréquence de rotation n' et le moment du couple T'u du moteur asynchrone.
ANNEXE 1(à rendre avec la copie)
Extrait n°11 : Juin secours métropole 1997
ETUDE D'UN ENSEMBLE MOTEUR ASYNCHRONE - ONDULEUR
A - MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASE
Sur la plaque signalétique d'un moteur asynchrone triphasé, on lit :
230 V / 400 V 50 Hz 6 pôles
Lors d'un essai en charge, on détermine Pu = 2950 W pour une fréquence de rotation n = 940 tr/min.
Le réseau disponible est celui de l ' EDF : 230 V /400 V ; 50 Hz.
A.1 ) Couplage Moteur - Réseau
A.1.1) Comment doit on coupler les enroulements de ce moteur sur le réseau ? Justifier ce choix.
A.1.2) Placer, sur le document réponse figure 1, les appareils nécessaires pour mesurer la valeur efficace du courant en ligne et la puissance active absorbée par le moteur.
A.1.3) On mesure la valeur efficace du courant en ligne I = 6,5 A et la puissance active absorbée par le moteur P = 3600 W.
Calculer :
A.1.3.1) le facteur de puissance cos SYMBOL 106 \f "Symbol",
A.1.3.2) la puissance apparente S,
A.1.3.3) la puissance réactive Q.
A.2) Caractéristique mécanique du moteur
A.2.1) Calculer la fréquence de synchronisme ns en tr/min.
A.2.2) Calculer le moment Tu du couple utile pour n = 940 tr/min.
A.2.3) Sur le document réponse figure 2, tracer Tu = f (n) de ce moteur dans sa partie utile sachant que cette caractéristique est une portion de droite passant par le point ( n = ns ; Tu = 0 ).
A.3) Point de Fonctionnement
Ce moteur entraîne désormais une charge imposant un couple résistant constant Tr = 20 N.m, dont la caractéristique est tracée en pointillés sur la figure 2 du document réponse.
A.3.1) Déterminer les coordonnées n et Tu du point de fonctionnement.
A.3.2) Calculer le glissement g pour ce point de fonctionnement.
A.3.3) Calculer la puissance utile Pu. correspondante.
A.3.4) Sachant que la somme des pertes est de 350 W, déterminer :
A.3.4.1) la puissance absorbée Pa .
A.3.4.2) le rendement SYMBOL 104 \f "Symbol" .
A.4) Variation de vitesse
Avec quel dispositif électronique peut-on faire varier la vitesse d'un moteur asynchrone ?
DOCUMENT REPONSE A RENDRE AVEC LA COPIE
Extrait n°12 : 1997
Partie B : Moteur asynchrone triphasé.
Pour assurer la ventilation d'un tunnel, on utilise des ventilateurs.
Chaque ventilateur est actionné par un moteur asynchrone triphasé, possédant deux paires de pôles ( 4 pôles ), alimenté par un système de tensions triphasées 220 V / 380 V ; 50 Hz.
On se propose d'étudier un des ensembles "moteur-ventilateur".
Notations :
moment du couple utile du moteur : Tu.
moment du couple résistant du ventilateur : Tr.
fréquence de rotation du groupe moteur-ventilateur : n.
La caractéristique Tu = f(n) du moteur, dans la zone utile, est une portion de droite passant par deux points dont les coordonnées sont :
(20 N.m ; 1400 tr/min) et (0 Nm ; 1500 tr/min).
La caractéristique Tr = f(n) du ventilateur est représentée sur le document réponse.
1- Tracer la caractéristique Tu = f(n) sur la figure 3 du document-réponse n°2.
En déduire les coordonnées du point de fonctionnement de l' ensemble moteur-ventilateur .
2- Déduire des résultats précédents la puissance utile Pu du moteur et son glissement g .
3- Pour le point de fonctionnement déterminé ci-dessus, le facteur de puissance du moteur vaut cos( = 0,79 et la valeur efficace de l'intensité en ligne est I = 5,2 A.
Calculer la puissance absorbée P par le moteur et son rendement (.
4- On ajoute 3 condensateurs identiques branchés en triangle sur le moteur asynchrone.
a - Quel est l'intérêt de ce montage ?
b - A quelle tension est soumis chacun de ces condensateurs ?
c - Calculer la capacité de chacun de ces condensateurs qui permettent de relever le facteur de puissance à 0,93.
DOCUMENT-REPONSE n°2 (A RENDRE AVEC LA COPIE).
EMBED Excel.Chart.5 \s
Extrait n°13 : 1997
Pour cet exercice le réseau dalimentation est triphasé: 230 V / 400 V ; 50 Hz.
1 - Choix du moteur asynchrone.
Les conditions de fonctionnement sont les suivantes :
le système mécanique entraîné par le moteur exerce un couple résistant de moment TR = 15 N.m lorsque la fréquence de rotation est n = 930 tr.min-1 ;
le rendement du moteur: ( = 0,78 ;
le facteur de puissance: cos( = 0,79.
1-1 Caractéristiques du moteur.
Sachant que le stator a 6 pôles et que les enroulements sont couplés en étoile, déterminer :
a - la fréquence de synchronisme ;
b - le glissement du rotor ;
c - la valeur efficace de la tension appliquée aux bornes dun enroulement du stator.
1-2 Grandeurs électriques et mécaniques.
Déterminer :
a - la puissance mécanique utile ;
b - la puissance active absorbée ;
c - la puissance réactive absorbée ;
d - la puissance apparente ;
e - la valeur efficace de lintensité du courant en ligne.
2 - Etude expérimentale du moteur.
Le choix du moteur étant effectué, on réalise un essai en charge.
2-1 Mesure du moment du couple mécanique.
Le moteur électrique entraîne le disque mobile dun frein dont le principe de fonctionnement est représenté sur la figure 1 (placée ci-dessous). Ce disque en rotation frotte sur le disque fixe repéré DF. Une butée empêche le disque DF, libre sur son axe, de tourner.
La norme de la force EMBED Equation.2 exercée par le disque DF sur la butée est mesurée par un capteur (jauge de contrainte).
EMBED Word.Picture.6
Figure 1
La distance séparant le centre O au point dapplication de la force EMBED Equation.2 , noté A, est de 15cm.
Lors de lessai, on mesure
( le moment du couple mécanique : 15 N.m,
( la fréquence de rotation : 930 tr.min-1,
( la durée de lessai : 10 minutes.
Déterminer:
a - la norme de la force EMBED Equation.2 mesurée par le capteur,
b - la puissance mécanique,
c - lénergie dissipée par le frein pendant la durée de lessai.
Préciser la forme de cette énergie.
2-2 Etude électrique.
Lors de lessai, on a mesuré :
( la puissance active absorbée par le moteur : 1800 W,
( la valeur efficace du courant en ligne : 3,4 A,
( la valeur efficace de la tension appliquée aux bornes du circuit tension du wattmètre.
On dispose des appareils indiqués dans le tableau suivant :
Appareil de mesures.Types CalibresAmpèremètremagnétoélectrique (
ou
ferromagnétique1A ; 1,5A ; 3A ; 5A ou 10A.Voltmètremagnétoélectrique (
ou
ferromagnétique150V ; 300V ; ou 450VWattmètre monophasé
ElectrodynamiqueIntensité: 1A, 1,5A, 3A, 5A ou 10A.
Tension: 150V, 300V ou 450V
a - Redessiner le schéma suivant en y insérant les trois appareils de mesure.
EMBED Word.Picture.6
b - Déterminer, pour chaque appareil, le type (lorsque le choix existe) et le calibre le mieux adapté.
c - Quelle est la puissance indiquée par le wattmètre?
Extrait n°14 : Etranger1996
La plaque signalétique d'un petit moteur asynchrone triphasé porte les indications suivantes :
220 V / 380 V ; 50 Hz ; nN = 1 440 tr/min
Ce moteur est alimenté par un réseau triphasé : 220 V / 380 V, 50 Hz.
1. Etude préliminaire :
a) comment doit-on coupler le stator sur le réseau ? Justifier votre réponse.
b) la plaque à bornes est représentée sur le document réponse, fig 3. Compléter le schéma en représentant les liaisons électriques à effectuer.
c) quelle est la fréquence de synchronisme en tr/s ?
d) quel est le nombre de pôles du moteur ?
e) calculer le glissement pour le fonctionnement nominal.
2. Mesure de la puissance absorbée :
On dispose d'un seul wattmètre analogique monophasé pour mesurer la puissance active absorbée par le moteur.
a) indiquer sur le document réponse, fig 4, le branchement de ce wattmètre.
b) les caractéristiques du wattmètre sont :
calibres 1 A ; 240 V ; nombre de divisions 120.
Lors de la mesure, l'aiguille se positionne sur la division n° 60 de la graduation.
Quelle est la puissance mesurée par le wattmètre ? En déduire la puissance absorbée par le moteur.
3. Bilan des puissances.
Pour le fonctionnement nominal le moteur absorbe une puissance de 360 W et on estime les pertes pour ce fonctionnement à :
pertes Joule au stator : pjs = 20 W
pertes fer au stator : pfs = 18 W
pertes Joule au rotor : pjr = 13 W
pertes mécaniques : pmec = 4 W
Calculer :
a) la puissance transmise du stator au rotor Ptr.
b) la puissance utile Pu et le moment du couple utile Tu
c) le rendement du moteur (
DOCUMENT REPONSE
figure 1 figure2
1 1
2 2
3 3
N N
figure 3 figure 4
phase 1 1 A
phase 2
2 MAS
phase3
3
N N
Eléments de correction :
Extrait n°1
1a Le rôle du stator est de créer un champ magnétique tournant à la vitesse ns=f/p (vitesse de synchronisme) dans lentrefer du moteur.
1b Ce moteur est appelé asynchrone car le rotor tourne à une vitesse n
