universite montpellier 2 bap c technicien
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Corps : BAP : Emploi type concours : Centre organisateur : NOM : (En majuscules, suivi s’il y a lieu, du nom d’épouse)
Prénoms : N° de table Né(e) le : (Le numéro est celui qui figure sur la
convocation ou la liste d’appel)
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Corps : Numérotez chaque page (dans
BAP : le cadre en bas de la page) et
Emploi type concours : placez les feuilles intercalaires Centre organisateur : dans le bon sens si besoin. (Précisez, s’il y a lieu, le sujet choisi)
Appréciation du correcteur (uniquement s’il s’agit d’un examen) :
UNIVERSITE MONTPELLIER 2
Session 2013
Concours externe Technicien de classe normale
BAP C
Technicien électrotechnicien
EPREUVE ECRITE D’ADMISSIBILITE
Durée : 3 heures Coefficient : 3
CE SUJET EST A UTILISER COMME DOCUMENT REPONSE
L’usage d’une calculatrice autonome non programmable est autorisé
Le sujet comporte un QCM et 6 exercices sur 25 pages Il est accompagné d’une annexe de 9 pages
Il est interdit aux candidats de signer leur composition ou d’y mettre un signe quelconque pouvant indiquer sa provenance.
Note : 20
NE
RIE
N IN
SCR
IRE
D
AN
S C
E C
AD
RE
2
NE RIEN ECRIRE
DANS LA PARTIE BARREE
QCM Dans toute la suite on considère les schémas suivants : Hacheur série
L
R
E
DU
H
uC
icih
id
Pont mixte
Pont complet
1°) La tension moyenne obtenue à l’aide d’un pont complet est :
αααα = rapport cyclique TH =ααααT est la durée de conduction de H, T est la période de hachage, f est la fréquence de hachage.
θθθθ0 = angle de retard à l’amorçage des thyristors
3
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DANS LA PARTIE BARREE
0C cos22V
Uπ
=
)cos(12
VU 0C +=
0C cos2
VU =
2°) Un redresseur commandé permet de faire varier
la vitesse d’un moteur à courant continu
la vitesse d’un moteur à courant alternatif
la vitesse d’un moteur pas à pas
3°) Une alimentation à découpage présente l’avantage suivant par rapport à une alimentation conventionnelle
puissance mise en jeu plus faible
meilleur rendement
circuit plus simple
4°) La tension moyenne obtenue à l’aide d’un hacheur série est
UUC =
1)-U(2U C =
-1UUC=
5°) Dans un onduleur de secours, il est nécessaire, pour stocker l’énergie électrique, de disposer de
un condensateur,
une batterie d’accumulateurs,
une bobine.
6°) Un gradateur est un convertisseur
continu – alternatif
continu – continu
alternatif – alternatif
4
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DANS LA PARTIE BARREE
7°) La tension et le courant de sortie d’un onduleur sont donnés par les chronogrammes suivants.
E
-E
T/2 T t
uC iC
la valeur efficace de uC(t) est
nulle
8°) Un onduleur sert à
régler la vitesse d’un moteur pas à pas
régler la vitesse d’une machine à courant continu
régler la vitesse d’un moteur asynchrone 9°) Un hacheur sert à
régler la vitesse d’un moteur à courant continu à partir d’un réseau continu fixe
régler la vitesse d’un moteur asynchrone à partir d’un réseau continu fixe
régler la vitesse d’un moteur courant continu à partir d’un réseau alternatif fixe
10°) Pour amorcer un thyristor, il faut
VAK>0
VAK<0 et une impulsion iG
VAK>0 et une impulsion iG
Exercice n°1
5
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DANS LA PARTIE BARREE
Les chronogrammes de la composante alternative du courant débité par un pont redresseur PD3 sont donnés par
les figures 1 et 2 (document réponse n°1).
La charge du pont est constituée par une résistance en série avec une inductance.
La figure 1 correspond à une inductance minimale de la charge.
La figure 2 correspond à une inductance maximale de la charge.
La visualisation du courant à l’oscilloscope a nécessité une sonde de courant de sensibilité 100 mV/A.
Une mesure de la valeur moyenne du courant débité par le pont a donné 5A.
figure 1
figure 2 Rappel :
Le taux d’ondulation est le rapport de la valeur efficace de l’ondulation sur la valeur moyenne de l’intensité du courant
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DANS LA PARTIE BARREE
Ω(%) = I
Iond 100
1°) Pour l’inductance minimale,
a) mesurer l’amplitude crête à crête de l’ondulation du courant,
b) en déduire sa valeur efficace en admettant qu’elle est sinusoïdale,
c) calculer le taux d’ondulation du courant.
2°) Pour l’inductance maximale,
a) mesurer l’amplitude crête à crête de l’ondulation du courant,
b) en déduire sa valeur efficace en admettant qu’elle est sinusoïdale,
c) calculer le taux d’ondulation du courant.
3°) Comparer les taux d’ondulation et en déduire le rôle de l’inductance sur le courant débité par un
pont redresseur.
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DANS LA PARTIE BARREE
Exercice n°2
I – Etude d’un pont redresseur mixte
Au secondaire d'un transformateur est branché un pont mixte qui alimente un moteur à courant continu et à aimants permanents (voir figure ci-dessous).
Inductance de lissage du courant
Induit du moteur
Résistance r de visualisation du courant
La tension d'alimentation du pont est sinusoïdale u ( t ) = Umax sin ωωωωt
Les diodes et les thyristors sont considérés comme des interrupteurs parfaits. L'inductance est supposée lisser parfaitement le courant ic( t ).
Quel type d'appareil, parmi la liste suivante choisiriez-vous pour mesurer la valeur moyenne Uc moy de uc ( t ) ? Ne donner qu'une seule réponse.
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DANS LA PARTIE BARREE
• 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 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 !!!
1°) Indiquer quel point ( parmi les points A, B, C et D de la figure représentant le schéma électrique du pont redresseur ) est connecté à chacune des trois entrées Y1 ( voie 1 ), Y2 ( vole 2 ) et M ( masse ) de l'oscilloscope.
2°) A partir de l'oscillogramme de uc ( t ), déterminer la période de u ( t )
2°) A partir de l'oscillogramme de uc ( t ), déterminer la période de u ( t )
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DANS LA PARTIE BARREE
3°) Calculer l'amplitude Umax de u ( t )
4°) Déterminer le retard τ à l'amorçage ainsi que θ, l'angle de retard correspondant.
5°) Calculer l'intensité moyenne Imoy de ic( t ) sachant que r = 0,1.Ω.
On sait que pour ce pont mixte la valeur moyenne de la tension uc( t ) est donnée par la relation :
2)cos+1(
.U.2
=U maxmoy.c
θθθθππππ
6°) Calculer la valeur moyenne Ucmoy de uc( t ) pour θ = π / 5.
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DANS LA PARTIE BARREE
7°) Quel est l'intérêt, pour le moteur, de pouvoir faire varier l'angle de retard θ ?
Exercice n°3
On désire alimenter le moteur à courant continu sous une tension continue réglable entre 0 et 1000 V.
On intercale alors, entre le réseau et le moteur, un hacheur série.
Etude du hacheur série :
Nous désirons étudier le montage suivant :
L’interrupteur H est fermé sur l’intervalle [0 ; αT] et ouvert sur l’intervalle [αT ; T] Réseau : U = 1500 V.
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DANS LA PARTIE BARREE
Le moteur fonctionne avec une excitation indépendante.
1°) Analyser le fonctionnement du montage et représenter uc(t) et uH(t) pour α = 2/3 sur le document réponse n°1.
2°) Exprimer la valeur moyenne, CU , de uc(t) en fonction de α et U.
3°) Le moteur à courant continu a les caractéristiques suivantes : du point de vue électrique, le moteur est équivalent au circuit suivant :
Le moteur est parfaitement compensé. Les grandeurs nominales sont : Umn = 1000 V ; In = 500 A ; Nn = 3000 tr.min-1 R = 30 mΩ. La charge mécanique impose au moteur un couple de moment constant tel que l’intensité du courant dans l’induit du moteur soit égale à 500A et ceci quelle que soit la fréquence de rotation.
Donner l’expression de CU en fonction de .mU Déterminer alors la valeur du rapport cyclique, α, permettant d’obtenir le démarrage du moteur.
E
R Um
I
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DANS LA PARTIE BARREE
4°) Représenter, sur le document n°1, les intensités des courants iH(t) te iDRL(t). Exprimer leurs valeurs moyennes en fonction de l’intensité I du courant dans la charge et du rapport cyclique α.
5°) On suppose maintenant que le courant dans la charge présente une ondulation et que RI << E. Représenter l’intensité de ce courant sur le document réponse n°1.
On définit l’expression de l’ondulation ∆iC = ICmax – ICmin.
On montre que l’expression de l’ondulation du courant est : L)TU(1
iC−=
Comment doit-on agir
sur ces différents paramètres si on veut limiter cette ondulation de courant ?
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DANS LA PARTIE BARREE
Document réponse n° 1
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DANS LA PARTIE BARREE
Exercice n°4 Une grue hydraulique permet de descendre des petites embarcations pour la sécurité des passagers. Une centrale hydraulique permet d’amener le fluide aux organes hydrauliques via des électrovannes.
Vue de la grue hydraulique sur le QM2 Schéma simplifié de la grue hydraulique
Centrale Hydraulique
Caractéristiques de l’ensemble : Le réseau électrique est de 400V / 50 Hz. Les moteurs électriques sont de marque Leroy Somer, référence LS 160MP dont les caractéristiques sont rassemblées ANNEXE 1. Une partie du schéma électrique est fournie ANNEXE 2 (page 1 à 8).
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DANS LA PARTIE BARREE
PARTIE 1 : Etude du moteur électrique LS160 MP (ANNEXE 1)
1.1 Vérifier par le calcul la valeur du courant In du moteur électrique.
1.2 En déduire le courant d’appel, et expliquer l’origine de cet appel de courant.
1.3 Vérifier par le calcul la valeur du moment du couple nominal de la machine. En déduire le couple de démarrage.
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DANS LA PARTIE BARREE
1.4 Déterminer la valeur des pertes totales du moteur. Donner l’origine de ces pertes.
1.5 Que signifie les indications suivantes
PARTIE 2 : Etude des schémas électriques (ANNEXE 2 page 1 à 8)
2.1 Folio 4, les moteurs sont connectés à la terre. Quel est l’intérêt de cette connexion
et énumérez les risques dans le cas d’une rupture de cette connexion
IP 55 : Classe F : S1 :
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DANS LA PARTIE BARREE
2.2 Décrire les symboles suivants et leurs fonctionnements
2.3 FOLIO 15 de l’ANNEXE 2, colonne 1 et 2, donner le rôle des résistances R2 et R3.
Quelle importance peut avoir R2 ou R3 pour le bon fonctionnement de l’ensemble.
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DANS LA PARTIE BARREE
2.4 Les résistances R2 et R3 valent chacune 60W. A la lecture du schéma complet, quel est le nom du transformateur qui alimente ces résistances. Calculer le courant absorbé par R3.
2.5 A partir du FOLIO 7, colonne 7 (OIL HEATER), expliquer le fonctionnement de cette partie du schéma dans les deux modes de fonctionnement.
Exercice n°5 Réseau Informatique
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DANS LA PARTIE BARREE
1 Quelle est la différence entre un hub (concentrateur) et un switch
2 Qu’est-ce qu’une adresse MAC Les propriétés d’une machine A sur un réseau donnent les informations suivantes :
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DANS LA PARTIE BARREE
3 Déterminer la valeur binaire de l’adresse IP et la valeur binaire du masque du sous réseau.
192 168 124 96
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
255 255 255 0
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
4 Réaliser un ET logique entre l’IP et le sous masque. Passer le résultat en DECIMAL ; Que nous donne le résultat comme information.
RESULTAT
BINAIRE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - RESULTAT DECIMAL - - - - - - - - - - - -
5 Réaliser un ET logique entre l’IP et le complément du sous masque. Passer le résultat en DECIMAL. Que nous donne comme information le résultat
RESULTAT
BINAIRE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - RESULTAT DECIMAL - - - - - - - - - - - -
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DANS LA PARTIE BARREE
6 Deux machines A et B sont branchés sur le même HUB. La Machine A dispose de l’adresse IP 192.168.124.96. Donner un exemple d’adresse IP de la machine B afin de s’assurer du bon fonctionnement du réseau ainsi formé.
Quel est le rôle d’un serveur DNS
7 Quel est le rôle d’un serveur DNS
Exercice n°6 : Notions d’électronique analogique
1 Pour réaliser un condensateur de 1 µF à partir de condensateur de 500 nF comment doit-on monter les condensateurs ?
2 Une résistance est alimentée par un générateur de courant idéal délivrant un courant de 1µA. On désire mesurer la tension aux bornes de cette résistance à l’aide d’un voltmètre de résistance dynamique interne de 500 M. Donner la valeur affichée par le voltmètre si la résistance est de 5 k, 5 M et 500 M. Expliquez votre raisonnement.
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DANS LA PARTIE BARREE
3 Qu’appelle-t-on un montage de type émetteur commun ? Peut-on l’utiliser pour réaliser la fonction amplification ?
4 Qu’appelle-t-on un montage de type collecteur commun ? Quel est l’avantage d’un tel montage et peut-on réaliser la fonction amplification ?
5 Un transistor bipolaire dans un montage électronique présente une tension base-émetteur de 0.6 V et une tension collecteur- émetteur de 0.2 V. Ce transistor est-il en régime de saturation ou actif ? Expliquer votre réponse.
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NE RIEN ECRIRE
DANS LA PARTIE BARREE
6 Un transistor bipolaire dans un montage électronique présente une tension base-émetteur de 0.6 V et une tension collecteur- émetteur de 10 V. Ce transistor est-il en régime de saturation ou actif ? Expliquer votre réponse.
7 Une diode est décrite par l’équation de Schockley . En justifiant votre réponse comme sa résistance dynamique pourra alors être s’approximée
b)
c)
d)
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DANS LA PARTIE BARREE
8 Que représente une résistance dynamique? En quoi est-elle différente d’une résistance ?
9 Proposer un schéma d’amplificateur non déphaseur de gain 100.
10 Un amplificateur présente un slew rate de 1V/µs que représente cette valeur ? Puis calculer la fréquence maximum admissible si le signal en entrée présente un maximum une amplitude de 10 mV
11 Donner la table de vérité d’une bascule JK
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NE RIEN ECRIRE
DANS LA PARTIE BARREE
12 Donner la table de vérité d’une bascule D
ANNEXE 1 : Moteurs électriques de la centrale hydraulique
ALIMENTATION
400V/50 HZ
Po
mp
e n°1
: LS16
0M
P
Po
mp
e n°2
: LS16
0M
P
OIL : Huile HEATER : Réchauffeur
Motor : Moteur SWITCH : Interrupteur
FOLIO
4
ANNEXE 2 : Schémas électriques, page 1 à 8
Tran
sfo T2
40
0V
/22
0V
32
0V
A
FEEDING : Alimentation Auxiliary : auxiliaire
FOLIO
5
Transfo
T1
40
0V
/12
V/1
2V
40
0V
A
EMERGENCY : Urgence
FOLIO
6
LOW : bas Thermal Paste : contact sonde thermique
HIGH : Haut Overload : Surcharge
HEATER : Réchauffeur Level : Niveau
Relay : relais AUTO/MAN : Automatique/ Manuel
FOLIO
7
START : Démarrage PushButton : Bouton Poussoir
FOLIO
8
CRANE : grue
TENSIONING PRESSURE : Tension du câble
HATCH : Ecoutille d’accès
OUT CRANE : grue sortie
IN CRANE : grue rentrée INTERMEDIATE : intermédiaire
FOLIO
11
FOLIO
12
FOLIO
15