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.
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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.
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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.
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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 %).
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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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