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[Physique] Courants alternatifs

Posté par
manto235
11-05-08 à 21:53

Bonjour, je suis bloqué dans la résolution d'un problème.
Voici l'énoncé :

Entre les bornes A et B d'un secteur alternatif sont placés en série un moteur et une bobine.
1. Que vaut en kwh, l'énergie absorbée par le moteur en 10 minutes, sachant que sa puissance mécanique est de 73,6 kw et son rendement 0,8 ?
2. Déterminer la tension efficace aux bornes du moteur, sachant qu'il est parcouru par un courant de 200 A présentant un déphasage retard de 30° sur la tension aux bornes.
3. La tension efficace aux bornes de la bobine est de 250 V et le courant y est en retard de phase de 60° sur la tension. Déterminer la tension instantanée entre les bornes A et B et son déphasage sur l'intensité de courant.

Réponses : 15,33kwh; 531,15V; phi = 43°30'.

Résolution :
P fournie : 73600W/0.8 = 92000W
En 10 minutes (1/6 d'heure) : 92000 * 1/6 = 15333 W
-----
P = U . I . cos phi
92000 = U . 200 . cos 30°
=> U = 531,16V
-----
Je ne sais pas comment résoudre la 3e étape..
Merci pour votre aide

Posté par
122155
re : [Physique] Courants alternatifs 11-05-08 à 23:40

salut manto235
1) pour lae question nous savons que le rendement:
r=\frac{P_u}{P_t}    P_t=\frac{Pu}{r}=\frac{73,6}{0,8}=92,29KW

Posté par
122155
re : [Physique] Courants alternatifs 12-05-08 à 00:53

pardon
salut manto235
1) pour la question nous savons que le rendement:
r=\frac{P_m}{P_t}--->P_t=\frac{P_m}{r}=\frac{76,6}{0,8}=92KWplutot.  =>      c'est correct
    
or : la puissanceP=\frac{W}{t}
donc l'energie W=P_t.t=92KW.\frac{10}{60}h=15,33kw.h car on nous a demendé de l'exprimer en KWh.
2)oui c'est correct
P=U.I.cos=> U=\frac{P}{I.cos30}=\frac{92.10^3W.}{200.cos30}=531,16V ==> CORRECT.
3)le moteur seul provoque un retard de phase de i par rapport à u de 30° .
alors que la bobine seule provoque un retard de phase de i par rapport à u  de 60°.
la simultaniété des deux (bobine +moteur) proquera alors un déphasage :
ici on doit faire un schéma explicatif:

Posté par
122155
re : [Physique] Courants alternatifs 12-05-08 à 01:56

tg(phi)=\frac{A1+A2}{rI+r'I}
r:résistance de la bobine.
r': résistance du moteur.
dans le premier shéma on a:A2=U1.sin30
et r'.I=U1.cos30.
dans le deuxième shéma on a:A1=U2.sin60
et r.I=U2.cos60   donc:
tg(phi)=\frac{A1+A2}{rI+r'I}=\frac{U2.sin60+U1sin30}{U2.cos60+U1.cos30}=\frac{250.sin60+531,16sin30}{250.cos60+531,16cos30}=\frac{482}{585}=0,824
=tg-1(0,824)=39,5°
=0,689rad
la tension instantanée entre les bornes A et B :i=Im cos(wo.t+0,689)

[Physique] Courants alternatifs

Posté par
J-P
re : [Physique] Courants alternatifs 12-05-08 à 10:27

2 autres méthodes pour le point 3, juste pour info.

3)
D'après l'énoncé et avec les calculs des points précédents, on peut dessiner ceci :

[Physique] Courants alternatifs

I est la direction du courant.
La tension MN est la tension moteur
La tension MQ est la tension bobine.

La somme vectorielle des 2 tensions est la tension AB.
-----
L'angle NMQ = 60° - 30° = 30° --> angle PNM = 180-30 = 150°

Al Kashi dans le triangle MPQ:
MP² = MN² + NP² - 2MN.NP.cos(MNP)
MP² = 531² + 250² - 2*531*250*cos(150°)
MP² = 574390,7
MP = 758

La tension V(AB) = 758 volts.
---
Al Kashi dans le triangle MNP:
NP² = MN² + MP² - 2MN*NP.cos(NMP)
250² = 531² + 758² - 2*531*758*cos(MNP)
cos(MNP) = 0,98637...
angle(MNP) = 9,47°

angle(RMQ) = 30° + 9,47°
angle(RMQ) = 39,47°

Le courant est en retard de 39,47° sur la tension secteur (qui est de 758 volts efficaces).
-----
Autre façon;

Puissance active moteur = 73600/0,8 = 92000 W
Puissance réactive moteur = 92000 * sin(30°)/cos(30°) = 53116 VA

Puissance active bobine : 250*200*cos(60°) = 25000 W
Puissance réactive bobine : 250*200*sin(60°) = 43301 VA

Puissance active totale = 92000 + 25000 = 117000 W
Puissance réactive totale = 53116 + 43301 = 96147 VA

Or Puissance active totale = U(AB) * I . cos(Phi)
et Puissance réactive totale = U(AB) * I . sin(Phi)

U(AB) * 200 . cos(Phi) = 117000    (1)
U(AB) * 200 . sin(Phi) = 96147    (2)

(2)/(1) -->
tg(Phi) = 96147/117000 = 0,824
Phi = 39,49° (puisque Phi est dans le 1er quadrant car d'après (1) et (2) le cos et le sin de Phi sont positifs)

U(AB) = 117000/(200*cos(39,49°)) = 758 volts

Mêmes résultats (aux arrondis près) que par les autres méthodes.
-----

Posté par
naliya
re : [Physique] Courants alternatifs 12-05-08 à 10:28

bonjour

J-P pourrai-tu m'aider stp ?

Posté par
manto235
re : [Physique] Courants alternatifs 12-05-08 à 13:09

Merci beaucoup pour vos réponses, je ne voyais pas comment résoudre cette dernière question!



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