CNC 2025 · TSI · Sciences de l’ingénieur · génie électrique

CNC 2025, filière TSI, matière si, épreuve 1.

  • Durée : 4 h
  • 40 questions
  • Difficulté : 4/5

Présentation du sujet

Un four à arc électrique, de la motorisation à la supervision. Après un exercice sur une machine à courant continu, le sujet traite le refroidissement par moteur asynchrone avec bilan de puissance complet, la dépollution des harmoniques par filtre accordé, la régulation de position des électrodes menée jusqu'au correcteur à avance de phase, et le réseau de communication qui supervise l'installation.

Thèmes abordés

  • machine asynchrone
  • bilan de puissance
  • harmoniques et filtrage
  • asservissement et correcteur à avance de phase
  • diagramme de Bode et marge de phase
  • réseaux industriels

Parties et questions

Exercice

  • P.1 En appliquant la loi des mailles, exprimer la tension d'alimentation $U(t)$ en fonction des éléments du schéma de l'induit.
  • P.2 Par la suite, le moteur fonctionne en régime nominal permanent ($di/dt = 0$). Calculer la force électromotrice $E$.
  • P.3 Calculer la constante de force électromotrice $K_e$ ($E = K_e\Omega$).
  • P.4 Calculer la puissance absorbée par le moteur $P_a$.
  • P.5 Calculer les pertes par effet de joule $P_j$.
  • P.6 Sachant que $i_+ = 0$, exprimer $V_+$ en fonction de $V_{in}$, $R_1$ et $R_2$.
  • P.7 Exprimer $V_{out}$ en fonction de $V_{in}$, $R_1$ et $R_2$.
  • P.8 Trouver la valeur de $V_{out}$ pour $V_{in} = 30\ \text{V}$, $R_1 = 178\ \text{k}\Omega$ et $R_2 = 22\ \text{k}\Omega$.

Partie 2 · Partie A : refroidissement du four à arc (moteur asynchrone triphasé)

  • A.1 Calculer la valeur de $R_s$ (on rappelle que le couplage du moteur est en étoile).

Partie 3 · Partie B : dépollution des harmoniques

Partie 4 · Partie C : régulation de la position des électrodes

Partie 5 · Partie D : la supervision et le contrôle du four à arc

Le corrigé détaillé, question par question, est disponible gratuitement sur cette page.

Toutes les annales de concours corrigées