Alimentation du bobinage d'excitation . BTS Mava 2008.

Le moteur électrique du véhicule est de type synchrone, à aimants permanents. Un bobinage parcouru par un courant réglable permet de créer un champ magnétique qui se superpose à celui des aimants, dans le but de leur assurer une plus grande durée de vie. On s'intéresse ici à l'alimentation du bobinage, dont le schéma est donné : La masse est prise comme référence des potentiels. G : générateur de tension triangulaire. Etude du premier étage. Cet étage est alimenté sous une tension régulée Ur=5 V. R1=R3=3,3 kW ; R2 = 520 W. La résistance R4 est une magnétorésistance dont la valeur augmente en fonction du champ magnétique, de R4 min =250 W à R4 max = 12 kW. Les intensités des courants i1 et i2 sont négligeables devant celles traversant les 4 autres résistances.   Exprimer littéralement U1 en fonction de Ur, R1 et R2. Pont diviseur de tension : U1 = Ur R2/(R1+R2).   Exprimer littéralement U2 en fonction de Ur, R3 et R4. Pont diviseur de tension : U2 = Ur R4/(R3+R4). Calculer U1 et U2 pour les valeurs extrèmes de R4. U1 = 5*520/(3300+520) = 0,68 V. U2 min = 5*250/(3300+250) = 0,35 V. U2 max= 5*12 000/(3300+12 000) = 3,9 V.   Etude du deuxième étage. Les 4 résistances ont même valeur et l'amplificateur opérationnel est idéal. Exprimer VA, potentiel du point A, en fonction de VS1.   VA= Ri ; Ri + Ri = VS1 ; 2 VA = VS1 ; VA = ½VS1. Justifier que l'A.O fonctionne en mode linéaire, en déduire la relation entre VA et VB.  La présence de la boucle de contre réaction implique un fonctionnement en régime linéaire. Les deux entrées E+ et E- sont au même potentiel. VA= VB. En remarquant que VB= ½(U1+U2), expression à ne pas établir, déduire l'expression de VS1 en fonction de U1, et U2. Quel est le nom d'un tel montage ? VB= VA ; ½(U1+U2) = ½VS1 ; VS1 = U1+U2 ; sommateur. A.N : U1 = 0,7 V et U2 varie entre 0,35 V et 4,0 V. Trouver les valeurs extrèmes de VS1.  VS1 min =0,7+0,35 ~ 1 V.  VS1 max =0,7+4= 4,7 V. Etude du troisième étage. L'A.O 2 est idéal et ses tensions de saturation haute et basse sont respectivement de + 5,0 V et 0 V. Pour une intensité du champ magnétique donné, lorsque VS1 =2,0 V, le chronogramme représentant U3 en fonction du temps est donné. Quel est le signe de e2 lorsque t est compris entre 0 et t1 ?  e2 = E+ - E- = VS1-U3. Entre 0 et t1, U3 > VS1 ;  e2 <0 en conséquence VS2 = 0. Quel est le signe de e2 lorsque t est compris entre t1 et t2 ? Tracer le chronogramme de VS2. Entre t1 et t2, U3 < VS1 ;  e2 >0 en conséquence VS2 = 5 V. Calculer le rapport cyclique a de VS2. Le rapport cyclique est égal à la durée pendant laquelle la tension est au niveau haut divisée par la période. a =( t2-t1) / T =( t2-t1) / t2 =(10-6) / 10 = 0,4. Dire dans quel sens varie a en fonction des valeurs de VS1. Si VS1 augmente, t2-t1 augmente ; de plus T reste constant : donc a croît.  Etude du quatrième étage.  VS2 est une tension créneaux, entre 0 et 5 V et de rapport cyclique variable. On supposera que le transistor fonctionne en commutation : il est bloqué ou saturé. Le bobinage est assimilé à une résistance pure RB= 5 W. Lorsque t est compris entre 0 et t1 quel est l'état du transistor ? Justifier. VS2+ VEB+R6 i = 5 ; VS2 = 0 V ; VEB+R6 i = 5. Le transistor est passant. La bobine est traversée par un courant. Même question pout t compris entre t1 et t2. VS2+ VEB+R6 i = 5 ; VS2 = 5 V ; VEB+R6 i = 0 : i =0 et VEB= 0. Le transistor est bloqué. La bobine n'est pas traversée par un courant. Expliquer comment varie l'intensité moyenne du courant dans la bobine en fonction de l'intensité du champ magnétique. Si l'intensité du champ magnétique augmente : R4 augmente ; U2 = Ur /(R3/R4+1) , R3/R4 diminue, Ur est constant : donc U2 augmente. VS1 = U1+U2 donc VS1 augmente. t2-t1 augmente ; de plus T reste constant : donc a croît.  Le transistor est bloqué sur une plus grande durée ( ou passant sur une durée plus courte ). La valeur moyenne de l'intensité du courant dans la bobine va diminuer.

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