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REPUBLIQUE DU CAMEROUN BACCALAUREAT F Paix-Travail-Patrie Session : 2022 ------

REPUBLIQUE DU CAMEROUN BACCALAUREAT F Paix-Travail-Patrie Session : 2022 ----------- Spécialité : F3 MINESEC/OBC Durée : 03H ---------- Coef : 03 EPREUVE ZERO D’ELECTRONIQUE DE PUISSANCE EXERCICE 1 : REDRESSEMENT NON COMMANDE (6 points) Le transformateur est supposé parfait. Le rapport de transformation est mv = 0,06 et R=160Ω. Les diodes sont supposées parfaites. 1.1- Tracer v(t) ; préciser la période, Vmax et la valeur efficace V ; (0,25pt x 4) 1.2- Tracer en concordance de temps uR(t), i(t) et iD(t) ; (0,25pt x 3) 1.3- Démontrer que : <uR> puis faites l’application numérique ; (0,5pt + 0,25pt) 1.4- En déduire les valeurs moyennes des courants i(t) et iD(t) (< i > et < iD >) puis calculer la valeur efficace I de i(t) ; (1pt) 1.5- Calculer la puissance consommée par la résistance. (0,5pt) On désire maintenant charger deux piles Ni-Cd de fém. 1,2 V, de « capacité » 500 mAh chacune. La résistance interne des piles est négligeable voir figure 2 ci−dessous. 1.6- Justifier l’allure de la tension uR(t) ; (0,5pt) 1.7- Tracer i(t) en concordance de temps ; (0,5pt) MINESEC/DRES-CE-Baccalauréat de Technicien-F3-Epreuve Zéro de Electronique de Puissance-Session 2022 Page 1 sur 4 Documents autorisés : aucun Nombre de page : 03 Nombre de partes : 03 Epreuve notée sur : 20 Epreuve écrite Figure 2 On donne le schéma de montage de la figure 1 ci−dessous : R UR i D1 D2 D3 D4 v u 220V 50Hz ~ Figure 1 1.8- On admet que : <uR> ≈ . En déduire < i > ; (0,5pt) 1.9- Quelle est la durée de charge (en heures) ? (0,5pt) EXERCICE 2 : REDRESSEMENT COMMANDE (7 points) Au secondaire d'un transformateur est branché un pont mixte qui alimente un moteur à courant continu à aimants permanents (voir figure 3 ci-dessous) : La tension d'alimentation du pont est sinusoïdale u (t) = Umax sin t. Les diodes et les thyristors sont considérés comme des interrupteurs parfaits. L'inductance est supposée lisser parfaitement le courant ic(t). 2.1 Quel type d'appareil, parmi la liste suivante choisiriez-vous pour mesurer la valeur moyenne Ucmoy de uc (t) ? Ne donner qu'une seule réponse ; (0,5pt)  ampèremètre magnétoélectrique ;  voltmètre numérique en position DC ;  voltmètre numérique en position AC. On relève les oscillogrammes de la tension redressée uc(t) et de la tension aux bornes d'une faible résistance r permettant la visualisation du courant ic( t) voir figure 4 ci-dessous Calibre voie 1 : 10V / div Calibre voie 2 : 20mV / div Base de temps : 2ms / div Attention au réglage du zéro de l'oscilloscope, il n'est pas au milieu mais en bas de l'oscillogramme (l’axe des abscisses est supposé être la droite sur laquelle repose l’oscillogramme). Figure 4 2.2 Indiquer quel point (parmi les points A, B, C et D de la figure 3 représentant le schéma électrique du pont redresseur) est connecté à chacune des trois entrées Y1 ( voie 1 ), Y2 ( voie 2 ) et M ( masse ) de l'oscilloscope ; (0,5x3=1,5pt) 2.3 A partir de l'oscillogramme de uc (t), déterminer la période de u (t) ; (1pt) 2.4 Calculer l'amplitude Umax de u (t) ; (1pt) MINESEC/DRES-CE-Baccalauréat de Technicien-F3-Epreuve Zéro de Electronique de Puissance-Session 2022 Page 2 sur 4 Figure 3 Inductance de lissage du courant. T1 T2 D1 D2 Induit du moteur. 1 Résistance r de visualisation du courant. 2.5 Déterminer le retard  à l'amorçage ainsi que , l'angle de retard correspondant ; (0,5x2=1pt) 2.6 Calculer l'intensité moyenne Imoy de ic(t) sachant que r = 0,1. ; (1pt) 2.7 Calculer la valeur moyenne Ucmoy de uc(t) pour  =  / 5 ; (1pt) 2.8 Quel est l'intérêt, pour le moteur, de pouvoir faire varier l'angle de retard  ? (0,5pt) EXERCICE 3 : HACHEUR SERIE (7 points) Soi le schéma de montage représenté à la figure 5 ci-dessous : - Le moteur à courant continu M est à excitation indépendante et constante ; - L'interrupteur H et la diode de roue libre DRL sont supposés parfaits. L'interrupteur H est alternativement fermé ou ouvert à la fréquence F. On suppose que sur la durée d'une période T : * L'interrupteur H est fermé sur l'intervalle de temps [0 ;  T] * L'interrupteur H est ouvert sur l'intervalle de temps [ T ; T] On désigne par R' la résistance totale du circuit de charge : elle comprend la résistance de la bobine ainsi que celle de l'induit du moteur. On suppose que le courant dans l'induit est parfaitement lissé : ic = Ic = constante. 3.1 Préciser l'intervalle de conduction de la diode DRL ; que vaut uc(t) sur cet intervalle ? (0,5pt) 3.2 Tracer en concordance de temps les courbes représentant uc(t), iD(t) et iH(t) sur l’intervalle [0 ; 2 T] ; (0,25x3 =0,75pt) 3.3 A partir de la définition de la valeur moyenne d'une tension périodique, établir l’expression de uC(t) en fonction de α et de U ; (0,25pt) 3.4 Etablir l'expression de ID, valeur moyenne de iD(t) et IH valeur moyenne de iH(t), en fonction de α et IC ; (0,5 x 2 = 1pt) Dans l'hypothèse où le courant dans l'induit est parfaitement lissé : ic = Ic 3.5 Etablir l’expression littérale de UC, valeur moyenne de la tension uC(t) en fonction de E, R’ et IC ; (0,5pt) 3.6 En déduire l’expression de la vitesse de rotation n en fonction de α, U, R’, IC et du coefficient K défini par E=K.n ; (0,75pt) MINESEC/DRES-CE-Baccalauréat de Technicien-F3-Epreuve Zéro de Electronique de Puissance-Session 2022 Page 3 sur 4 IH H L ic iD U DRL uC Charge mécanique M Figure 5 Application numérique : R' = 1,5 Ω; Ic = 10 A ; U = 150 V ; K = 0,090 V.tr -1.min. 3.7 Calculer la vitesse de rotation n pour α=0,20 ; (0,5pt) 3.8 Représenter graphiquement les variations de la vitesse de rotation n en fonction de α. (0,5pt) MINESEC/DRES-CE-Baccalauréat de Technicien-F3-Epreuve Zéro de Electronique de Puissance-Session 2022 Page 4 sur 4 uploads/s3/ epreuve-zero-d-x27-electronique-de-puissance-bac-f3 1 .pdf