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7/26/2019 e-mava-08

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document propos sur le site Sciences Physiques en BTS : http://nicole.cortial.net

BTS MAVA 2008 : Electricit (9 points)

Alimentation du bobinage dexcitation

Le moteur lectrique du vhicule est de type synchrone, aimants permanents. Un bobinage parcouru par un

courant rglable permet de crer un champ magntique qui se superpose celui des aimants, dans le but de leurassurer une plus grande dure de vie. On sintresse ici lalimentation du bobinage, dont le schma est donn

la figure 1.

La masse est prise comme rfrence de potentiel.

A - Etude du premier tage

Cet tage est aliment sous une tension rgule rU = 5 V .

On donne: 1 3R = R = 3,3 k ; 2R = 520

La rsistance 4R est une magntorsistance dont la valeur augmente en fonction du champ magntique, de

4minR = 250 4maxR = 12 k .

Les intensits des courants 1i et 2i dans les deux rsistances R sont ngligables devant celles traversant les

quatre autres rsistances.

1 question: Exprimer littralement 1U en fonction de rU , 1R et 2R .

2 question: Exprimer littralement 2U en fonction de rU , 3R et 4R .

3 question: Calculer 1U et 2U pour les valeurs extrmes de 4R .

B - Etude du deuxime tage

Les quatre rsistances ont mme valeur R. Lamplificateur oprationnel est idal.

1 question: Exprimer AV , potentiel du point A, en fonction de S1V .

2 question: Justifier que lamplificateur fonctionne en mode linaire, et en dduire la relation entre AV et BV .

3 question: En remarquant que B1 2U U

V2

+= , expression ne pas tablir, dduire lexpression de S1V en

fonction de 1U et 2U . Quel est le nom dun tel montage ?

4 question:Application numrique: 1U 0,7 V= et 2U varie entre 0,35 V et 4,0 V. Trouver les valeurs

extrmes correspondantes deS1

V .

C - Etude du troisime tage

Lamplificateur oprationnel 2 est idal et ses tensions de saturation haute et basse sont respectivement de

5,0 V+ et de 0 V .

1 question: Pour une intensit de champ magntique donne, lorsque S1V 2,0 V= , le chronogramme

reprsentant 3U en fonction du temps est donn sur la figure 2 (document-rponse). Quel est le signe de 2

lorsque t est compris entre 0 et 1t ?

Quel est le signe de 2 lorsque t est compris entre 1t et 2t ? Tracer en consquence le chronogramme de S2V

sur le document-rponse, rendre avec la copie.
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2 question: Calculer le rapport cyclique de S2V .

(On rappelle que le rapport cyclique est gal la dure pendant laquelle la tension est au niveau haut divisepar la priode).

3 question: Dire dans quel sens varie en fonction de la valeur de S1V .

D - Etude du quatrime tage

S2V est une tension en crneaux, entre 0 et 5 V, de rapport cyclique variable. On supposera que le transistor

fonctionne en commutation : il est bloqu ou satur. Le bobinage est assimil une rsistance pure BR = 5 .

1 question: Lorsque t est compris entre 0 et 1t , quel est ltat du transistor ? Justifiez votre rponse.

2 question: Mme question pour t compris entre 1t et 2t .

3 question: Expliquer comment varie lintensit moyenne du courant dans la bobine en fonction de lintensitdu champ magntique.

Document-rponse (figure 2)

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Figure 1

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Rponses partielles:

A - Etude du premier tage

1)2

1

1 2

r

RU U

R R

=

+

2)4

23 4

r

RU U

R R=

+

3) 2minU 0,35 V et 2maxU 3,9 V ; 1U 0,68 V

B - Etude du deuxime tage

1)S

A

1VV

2=

3) S1 1 2V U U= +

4) S1maxV 4,7 V et S1minV 1,0 V

C - Etude du troisime tage

1) S2 1 3V U =

Pour t compris entre 0 et 1t : S2V 0=

Pour t compris entre 1t et 2t : S2V 5 V= +

2) 0,4 =

3) Si 1SV ;

D - Etude du quatrime tage

1) Pour t compris entre 0 et 1t : T est passant et la bobine est alimente.

2) Pour t compris entre 1t et 2t : T bloqu et bobine non alimente.

3) Si lintensit champ magntique augmente :

4R ; 2U ; 1SV ; ; T est (sur une priode) moins longtemps passant.

La bobine est alimente moins longtemps (sur une priode).Lintensit moyenne dans la bobine diminue.

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