Par ailleurs les tensions son aussi reliées par le rapport de transformation :V 1 . 230 115 kV2.1011 = V2=× = .m−33) Le courant I 2 <strong>et</strong> la tension V2sont déphasés de l'angle ϕ. Les transformateurs étant parfaits, les courants<strong>et</strong> tensions primaires sont colinéaires aux courants <strong>et</strong> tensionssecondaires. On représente donc le courant I 1 <strong>et</strong> la tension V1V'sur la figure ci contre. Par ailleurs, la loi de maille de la maillejlω.I 1V ' = r.I ω I + V , d'où les autres vecteurs1 + jl .centrale s'écrit : 1 1I 1ϕr.I 1complétant l'égalité vectorielle.4) Les hypothèses classiques de la maille de sortie d'untransformateur sont applicables ici <strong>et</strong> on néglige l'angle entre les vecteurs V1<strong>et</strong>1V '=116411 .V ' = V1 + r.I .cosϕ+ lω.I1.sinϕ. L'application numérique donne : Vm ' = 100=V': V =m V' = 1164 VV '5) On déduit la tension V du rapport de transformation6) On peut résoudre les deux questions précédentes sans 'approximation par un bilan de puissances :La puissance active totale fournie par le générateur est :La puissance réactive totale fournie par le générateur est :Ptotal= P+r.IQtotalPar ailleurs, la valeur du courant fourni par le générateur est :la puissance apparente S que représente le générateur :donne :21 =502,95 kW2V ' . On écrit alors := P.tanϕ+ lω.I1 = 383,84 kVARI = m'. I1=543AV. I=P²total + Q²= 632,69 kVA. Il ne reste plus qu'à écrireS = totalCe quiV = S =1165 V . Ce résultat qui ne souffre d'aucune approximation autre que celles des décimales,Iprouve le bien fondé de l'approximation réalisée à la question 4.V 1Partie 4 : Moteur à courant continuExercice 1 : Moteur à excitation réglable1) Les pertes à vide se composent des pertes mécaniques <strong>et</strong> de la puissance dissipée dans la résistance d'induit.Ainsi : Pm = U. I−R.I²= 110×1,2−0,5×1,2² = 131,3 Wétant en convention récepteur, U = R.I+E . Ainsi : E = U −R. I=110−0,5×1,2=109,4 V2) Les pertes mécaniques s'écrivent : P C . C . 2 Nm= m Ω = πm d'où : C = 0,77 Nm602 . =N P mm.π3) Comme R e1= 0 , le courant inducteur vaut : I e= U = 110 = 0,275 A . A vide : CRe400Cm = k.Ie.I= Cmk = 2,33 Nm/A²I e.I<strong>et</strong> par ailleurs : k. I k I Ne.Ω = . 2πe = 109 V≈E.6010+0,774) En régime permanent : C= 10 + Cm = k.Ie.I . C'est à dire : I = = 16,8 A .2,33×0,2755) E = U −R. I=110−0,5×16,8=101,6 V <strong>et</strong>101,6= = = 158,6 rad/sk E . Ie 2,33×0,275N = 60 1514 tr/min2 . Ω = π. La relation de maille d'induit s'écrit, le moteur= donc :Ω soit :6) On cherche ici la valeur de I e telle que la charge de 10 Nm tourne à N=1800 tr/min. On écrit donc :E U −R. I=U −R.k.I . k.I ..2 Nk C =πe Ω = eIe60−U. I + R . + k.I ². 2 N = 0k C πe e . Soit donc : 439 ,2. e²−110.Ie+2,14=060= . On en r<strong>et</strong>ire l'équation du second degré :I La résolution donne la valeur
(choisie naturellement dans l'ordre de grandeur le plus cohérent) :choisir sera donc telle que :I e=0,229 A . La résistance e1= Ie=0,229 AR U D'où : R 1 = Ue −Re=80,3 Ωe+Re1IeR àExercice 2 : Machine utilisée en génératrice1) On représente le schéma équivalent de la génératrice, naturellement en convention générateur, sur la figure4.8.ChargeR chUIRMachineE2) La puissance nominale de la machine s'écrit : nn nI .nP = 20 kW=U . I . C'est à dire : n==90 AU Pn3) Si on néglige les pertes mécaniques de la machine, les pertes représentées par la valeur du rendementη sont dissipées dans la résistance de l'induit R.=0,8On écrit donc :Soit donc :n 1−ηP R=R. I ² = Pn −Pn= Pn.η η1−ηR=Pn. = 61,7 mΩη.In²4) Pour calculer la tension à vide, qui est également la force électromotrice E , on écrit l'équation de maille aupoint nominal :n= E−RIn, c'est à dire: E = Un+R. In=225,55VU .Pour calculer la tension à demi-charge, on écrit :La relation de maille s'écrit :Pn= 10 kW=U.I où U <strong>et</strong> I sont des inconnues.2PnnU = E−R. I=E−Rc'est à dire : U ² −E.U + R = 02. UP2U n/ 2=222,8 VnI n/ 2== 44,82.U Pn/2nη = /2 = 0,P /2P n + R.In/2²La résolution de ce polynôme du second degré en U donne :5) Avant de calculer le rendement, on calcule le courant à mi-charge : A .Le rendementde la machine à mi charge s'écrit alors : 45