Réseau triphasé, hacheur, onduleur : bac STi mécanique  2010 En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts.

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Grâce au développement de convertisseurs d'énergie fiables et performants, les circuits hydrauliqes et pneumatiques de l'aéronautiques sont remplacés par des circuits électriques. Ils offrent une grande souplesse d'utilisation des commandes de vol et un gain de masse important. Nous nous proposons d'étudier le réseau de distribution d'énergie électrique dans un avion long courrier. Ce type d'aéronef comporte : - deux réseaux triphasés 115 V / 200 V - 400 hz (indépendants l'un de l'autre ) pour alimenter les récepteurs gros consommateurs d'énergie électrique, - deux sous-réseaux continus 28 V pour alimenter les récepteurs peu consommateur d'énergie électrique. Etude du réseau triphasé. Une génératrice synchrone GS ( alternateur) triphasée est entraînée mécaniquement par un des deux réacteurs de l'avion. Le schéma de   principe est donné. Représenter le branchement de la voie A de l'oscilloscope permettant d'observer la tension V1. Soit l'oscillogramme ci-dessous : on observe la tension v1 sur la voie A d'un oscilloscope. Déterminer la valeur maximale V1max, la valeur efficace V1, la période T et la fréquence f de la tension v1. V1 = V1max / 1,414 = 160/1,414=113 V. T = 2,5 10-3 s ; f = 1/T = 1 / 2,5 10-3= 400 Hz. Calculer la valeur efficace U2 de la tension u12. U2 = 3½V1 = 1,732 *113 = 196 V. L'alternateur est bipolaire. Calculer la fréquence de rotation ns de l'alternateur en tr / min f = p ns avec p = 1 ( une paire de pôles) ; ns = 400 Hz = 400 tr s-1 = 400*60 tr min-1 = 24 000 tr min-1.   Etude du sous réseau continu. La tension continue 28 V est élaborée à partir du réseau triphasé 115 V /200 V - 400 Hz.   On donne le schéma de principe. Le convertisseur n°1 augmente la valeur efficace de la tension du réseau, sans modifier  sa forme et sa fréquence. Quel est son nom ? Un transformateur. Le convertisseur n°2 est un redresseur. Quelle est sa fonction ? Obtenir un courant de sens constant  à partir d'un courant alternatif sinusoïdal. Quel est le rôle du condensateur C ? Lissage, obtenir un courant continu. Etude du convertisseur n°3. Le convertisseur n°3 est  un hacheur. On donne sa structure : L'intensité  du courant I3 est considérée comme continue. La tension v2 est constante de valeur V2 = 270 V. Les interrupteurs électroniques H et D sont supposés parfaits, la tension est nulle à leurs bornes lorsqu'ils sont passants ( conducteurs). Le rapport cyclique et la période du hacheur sont notées respectivement a et TH. La commande du hacheur est la suivante : - l'interrupteur électronique H est fermé entre les instants t=0 et t1 = aTH, - l'interrupteur électronique H est ouvert entre les instants t1 et t2 = TH. En appliquant la loi des noeuds, établir la relation entre les intensités instantanées des courants iD, i3, iH. iH + iD = i3. Quel dipôle élémentaire doit comporter la charge pour  que l'intensité du courant i3 puisse être considérée comme continue ? Une bobine inductive. En appliquant la loi des mailles, établir la relation entre les tensions instantanées v2, v3, vH. v2 = v3 + vH. On suppose que l'interrupteur H est fermé : Quelle est la valeur de la tension vH ? vH= 0. En déduire la valeur de la tension v3. v2 = v3  ; V2 = V3 = 270 V. La diode est-elle passante ou bloquée ? Si la diode était passante la tension v3 à ses bornes serait nulle. Or VD = -V3 = -270 V, la diode est donc bloquée. On suppose que l'interrupteur H est ouvert : Quelle est la valeur de l'intensité du courant iH ? iH = 0. La diode est-elle passante ou bloquée ? i3 = iD, différent de zéro. La diode est donc passante. En déduire la valeur de la tension v3. La diode étant passante, la tension à ses bornes est nulle. Valeur moyenne. Tracer le chronogramme de la tension v3 sur deux périodes. En appliquant la méthode des aires, justifier que l'expression de la valeur moyenne de v3 est <v3> =270 a. <v3> =270 a + 0 ( 1-a) = 270 a. Calculer le rapport cyclique a permettant d'obtenir <v3> = 28 V. 270 a = 28 ; a = 28 / 270 = 0,104. Quel appareil numérique peut-on utiliser pour mesurer la valeur moyenne de la tension v3 ? Préciser la fonction utilisée ( DC ou AC). Un voltmètre en position DC mesure la valeur moyenne de la tension. Etude du point de fonctionnement. dans l'aréonef un onduleur autonome alimente un moteur triphasé entraînant une pompe actionnant un vérin hydraulique pour déplacer les surfaces des commandes de vol. On donne le schéma de principe :   Quelle est la conversion exécutée par l'onduleur ? Conversion courant continu - courant alternatif. Quel est l'intérêt d'alimenter le moteur triphasé par un onduleur autonome ? En modifiant la fréquence du signal alternatif, on change la vitesse du moteur. Le stator du moteur triphasé est couplé en étoile. Dessiner les connexions à établir pour brancher le moteur sur l'onduleur. Les caractéristiques mécaniques du moteur Tu(n) et de la pompe Tr(n) sont représentées Déterminer les coordonnées du point de fonctionnement du groupe moteur pompe. Calculer la puissance utile Pu du moteur triphasé au point de fonctionnement. Pu = Tu  2p n / 60 = 8*6,28*1600 / 60 =1340 W. L'ensemble des pertes du moteur vaut 150 W au point de fonctionnement. Citer les trois types de pertes dans un moteur. Perte par effet Joule ; pertes fer ( magnétiques)  ; pertes mécaniques. Calculer le rendement du moteur au point de fonctionnement. 1340 / (1340+150) = 0,90 ( 90 %). Oxydoréduction. Equilibrer l'équation de combustion du kérosène C14H30. 2 C14H30 + 43 O2 = 28 CO2 + 30 H2O. Citer deux causes de corosion des métaux. Oxygène de l'air en atmosphère humide ; frottements mécaniques. Citer deux méthodes de protection des métaux contre la corrosion. Peinture, anode sacrificielle en magnésium.

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