نموذج المباراة الوطنية المشتركة CNC 2008: الهندسة الكهربائية - شعبة TSI لولوج مدارس المهندسين

استُخرج هذا النص آلياً من صور الامتحان وقد يحتوي على أخطاء في القراءة — الصور أعلاه هي المرجع.

— صفحة 1 —
Concours National Commun Session 2008

CONCOURS NATIONAL COMMUN
D’ADMISSION AUX GRANDES ECOLES
D’INGENIEURS
MAROCAINES

Session : 2008
Filière : TSI

Epreuve de Technologies et de Sciences
Industrielles

Durées : 6 heures

Composition du sujet :
Le sujet comporte deux projets indépendants :

- PROJET MECANIQUE.
- PROJET ELECTRIQUE.

IL EST DEMANDER DE TRAITER LES DEUX PROJETS SUR DEUX
COPIES SEPAREES

Projet Mécanique :
-  Enoncé du sujet : page | à 7.
- Dossier technique DT1 à DTS : page 8 à 11.
- Documents réponse 10141 à DR3. (à joindre à la copie - partie Mécanique-) :
page 12 à 14.

Projet Electrique :
-  Enoncé du sujet : pages de 1 à 9.

- ANNEXE | : page 10.
- ANNEXE 2 : page 11.
- Documents réponses: pages de 12 à 16. (à joindre à la copie —partie Electrique-)

Il est conseillé de lire la totalité de l’énoncé avant de commencer l’épreuve. Si au
cours de l’épreuve le candidat repère ce qui lui semble être une erreur d’énoncé, il le signale
sur sa copie et poursuit sa composition en expliquant les raisons des initiatives qu’il est amené
à prendre.

Aucun document supplémentaire n’est autorisé.
Calculatrice autorisée.

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 2 —
SYSTEME D’INJECTION DIRECTE COMMON RAIL

POMPE HDi PEUGEOT 206

PRESENTATION DU SYSTEME

 la recherche permanente d’une avancée technologique, Peugeot a conforté son
savoir-faire dans ses sites de production, aussi bien au niveau de la robotique qu’au niveau du
système HDi.

Le système HDi équipe tout naturellement la gamme 206. Le sigle HDi désigne une
pompe alimentant en carburant la rampe commune dite “common rail” jusqu’à une pression
de 1350 bars sur le moteur 1,4 1 et 1500 bars sur le moteur 2,0 1.

L’ensemble de ces éléments optimise l’agrément de conduite (couple, souplesse, puissance),
réduit la consommation, la pollution, les bruits de combustion et les vibrations.

Le système de gestion de l'injection appelé «Common Rail», utilise la très haute pression
commandée électroniquement.

Sur ce système, une pompe haute pression, entraînée par le moteur, alimente en permanence
une réserve de gazole sous haute pression : le ‘’Rail‘“ ou rampe d'alimentation (cf. figure 1).

Injecteur

Peugeot 206

Figure 1 : Principaux composants de l'injection COMMON RAIL Pompe haute pression

Parmi les circuits de puissance assurant la variation et le contrôle de vitesse dans les
sites de production on trouve un convertisseur de fréquence associé à un moteur asynchrone.

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 3 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

Projet mécanique (Temps conseillé : 3h

L’épreuve se compose de cinq parties qui peuvent être traités de façons indépendantes.

— PARTIE A : ANALYSE FONCTIONNELLE

— PARTIEB: MODELISATION DE LA POMPE HDi

— PARTIEC: ANALYSE MECANIQUE DE LA POMPE HDi

— PARTIED: DEMARCHE DE REALISATION ET DE QUALIFICATION
— PARTIEE: ETUDE DE LA RESISTANCE MECANIQUE

L’INJECTION DIRECTE COMMON RAIL (voir DT3 page 9 et DT4 page 10)

1- PRINCIPE

Sur ce système, la génération de la haute pression et la commande du débit d’injection sont deux
fonctions indépendantes l’une de l’autre.
Une pompe haute pression entraînée par le moteur, alimente en permanence une réserve de gazole sous
haute pression : le ‘’Rail‘“ ou rampe d'alimentation.
La rampe est reliée par des tubes à tous les injecteurs. L'ouverture de chaque injecteur est commandée par
une électrovanne 2/2 intégrée. Un calculateur gère en fonction des paramètres du moteur :

e la pression dans la rampe,
e le débit de la pompe,
e le temps d'ouverture et le phasage (avance injection) de chaque injecteur.
e Le système «Common Rail» permet, pour chaque injecteur, plusieurs injections sur un cycle
moteur :
une injection pilote ou pré-injection,
e une injection principale,
e une post-injection.

2-Fonctionnement de la pompe HDi: (voir DT 1, DT2, DT3 et DT4)

Le dessin de la pompe haute pression est donné sur le document technique DT1 ( page 8) .
Le document DT4 (page10) indique la modélisation retenue.
La pompe haute pression possède trois pistons radiaux décalés de 120 degrés. Ils sont commandés par un
excentrique (1) entraîné par la courroie de distribution avec un rapport de transmission :
= N pompe __

PN vilebrequin
La pompe haute pression alimente la rampe commune, le débit est bien sur lié à la vitesse du moteur,
toute la haute pression sera dirigée vers la rampe commune, elle sera ensuite régulée par un régulateur de
pression intégré en bout de rampe.

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 4 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

Partie A : ANALYSE FONCTIONNELLE

Le niveau A-0 ci-dessous propose une analyse fonctionnelle du système d’injection directe Common
Rail selon le modèle SADT.

Energie électrique
Energie mécanique
Contrainte

Chaleur
GAZOLE à Patm

INJECTER UNE MASSE Information d’état
CONTROLEE DE GAZOLE

GAZOLE à haute pression

Système d'injection

Question n°1: (voir DT3) contrôlés de gare

Sur le document réponse N°1 page 12, Compléter le diagramme AO du système d’injection directe
Common Rail en indiquant les flèches manquantes représentant les flux du gazole (haute pression, base
pression et Retour ).

Partie B: MODELISATION DE LA POMPE HAUTE PRESSION HDi (voir DT4 page10)

On travail avec la modélisation de la pompe HDi représentée sur le document DT4 page 10.
On donne ci-dessous le graphe de structure du modèle :

pivot

glissant

Question n°2:

a- Donner la(s) mobilité(s) utile(s ) et interne(s) du modèle retenu en précisant les
mouvements concernés.

b- Calculer le degré d’hyperstatisme h en utilisant une approche globale.

c- Donner les avantages et les inconvénients d’un système hyperstatique.
2

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 5 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

Parte C: ANALYSE MECANIQUE DE LA POMPE HAUTE PRESSION HDi

L'objectif de cette partie est de valider le comportement de la pompe en terme de puissance absorbée.

C-1 Puissance absorbée par la pompe dans le cas d’un seul piston ( A )
Description et modélisation de système (Voir DT4 et figure ci-dessous).

On travail avec la modélisation simplifié représentée sur la figure ci-dessous :

(1) est un arbre excentrique de centre O, d’excentricité e ,en liaison pivot d’axe (O, 79) avec le bâti (4).

( A ) est en liaison pivot glissant de direction u, avec le bâti (4) et en contact plan sur plan sans

frottement avec la bague à méplats (14).

Notation et paramétrage géométrique :

70 (O, 0 10 200 est un repère galiléen lié à (0=4) ; R, (O0, 0 A 20) est un repère lié à (1) .On pose

La position du piston (A ) est repérée par 7 (0)= 712 OA, .

O‘A, 2 0 ; 7707 =R : OO = 27 (e positif et constant) ; OG = ex, 8

La section droite d'un piston en contact avec le 082016 est notée ) S' ٠
3

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 6 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

C.1.1 Etude cinématique

Question n°3: Par la fermeture géométrique, déterminer la position H du piston (A ) en fonction
deR,eet 0.
Question n°4: Exprimer littéralement la vitesse V( A € A / 70 ) en fonction ‏عل‎ e,0 et @(#).

En déduire le débit volumique instantané q, du piston (A ) en fonction de e,0,w(t) et S.

Question n°5: Exprimer littéralement l’accélération T(A € A / 70 ) en fonction de e,60,w (t), 7 (t)et S.
C.1.2 Etude dynamique

Données et hypothèses d’étude :

-La pression s’exerçant sur la surface d’un piston sera notée ( ‏م‎ )supposée constante.
-Les chargements et la symétrie géométrique du mécanisme permettent de se ramener à une étude plane.

-La force de pression due au gazole sur le piston (A ) est soit faible (considérée comme nulle en phase
d’admission), soit constante de niveau p.S (en phase de refoulement). Afin d'établir une relation
générale, on Considère que le gazole exerce toujours sur le piston (A ) une action mécanique notée
Fgazole — 8 00.07 S avec:

Qy : Coefficient relatif au piston A , ne pouvant prendre que deux valeurs : 0 ou 1.

7 0 Fgazole— A = 0 : le piston est en phase d'admission.

862 1 Fgazole—› A = p.S : le piston refoule le gazole à la pression p .

1

e L'action, alors du gazole sur le piston P1 est : lente

4

0
e 1201100 du moteur sur l’excentrique (1) (cas d’un seul piston (A )) : de IFRS } = ufr
Cm 020

e On donne l'opérateur d'inertie au point 0 de l'arbre (1), exprimé dans R (0, 1 y, 201) 1

A 0 —E
I(O,x›31›70) - 0 B O0
-E 0 C

Avec A= 237,4 ke. mm? , B=236,5 kg. mm” , C=17,6kg. mm” , et E=5,6keg. mm”
e La masse de la bague 14 est my4 , et celle du piston Æ est my .

-Toutes les liaisons mécaniques sont parfaites.
-Le poids de toutes les pièces est négligé devant les efforts mis en jeu.
-L’action du ressort (R ) sur ‏م‎ ) est négligée devant les actions mécaniques dues à la pression du

gazole (p=135 N/ mm” ).

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 7 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

Question n°6: Exprimer le moment cinétique de l’arbre excentrique (1) dans le mouvement par rapport
au Repère galiléen 70 : O(o,1/ 70 Ja
Question n°7: En appliquant le théorème du l’énergie cinétique à l’ensemble ‏ل = ا‎ 14; A } dans son

mouvement par rapport au repère galiléen R, , Exprimer littéralement Cm, (t) le couple moteur nécessaire

au fonctionnement (cas d’un seul piston (A )).

Dans toute la suite , on considère que_m ‏م‎ est négligeable et w(#/) = & = constante.

Question n°8: En déduire l’expression du couple Cm, , ainsi que la puissance motrice
correspondante Pmy en fonction de K” et 0 . (On donne : K’= p.S.e.æ = constante).

Représenter en vert ou ) ‏يت‎ ) l’allure de Pm sur le document réponse N°2 ( page 13).

C-2 Puissance absorbée par la pompe dans le cas des 3 pistons : (AB ), (P, ) et 5 )

Question n°9: Exprimer littéralement Cm, et Cm, couples moteurs nécessaires au fonctionnement de
piston (P, ) et (P, ). En déduire l’expression des puissances motrices correspondantes Pm, et Pms en

fonction de K’et 0.
Représenter respectivement en bleu ou (— - — - —)eten noir ou (

) l’allure de Pm, et de

Pms sur le document réponse N°2 (page 13).

Remarque :
Cm, et Cm, sont déduites de l’expression de Cm, par rotations respectives de -2 7/3 et 27/3.

Question n°10: Représenter en rouge ou € - - ‏أ‎ + —) sur le document réponse N°2 ,
l’allure de la courbe représentant la Puissance motrice Pm nécessaire au fonctionnement des trois pistons.
Question n°11: Exprimer la puissance motrice Pm en fonction de la cylindrée ) 0

Question n°12: Calculer les valeurs mini et maxi de la puissance motrice 70/77 : Pmini ©7710
Conclure.

Application numérique :
p=13500 N/ mm” ; 0 - 2000 #r/min ; Cylindrée : Q = 0.65 em” li ; nombre de piston :n =3.

Partie D DEMARCHE DE REALISATION ET DE QULIFICATION

Dans cette partie on s’intéresse à l’analyse de quelques opérations d’usinage et de contrôle de l’arbre
excentrique (1).(Voir DT 5 , page 11)
Pour la réalisation de l’arbre excentrique (1), on a choisi d’utiliser un centre d’usinage 4 axes horizontal .

Question n°13: Modéliser par un croquis en perspective, une machine de type centre d’usinage
horizontal 4 axes, indiquer ses axes normalisés.

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 8 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

Question n°14: Sur le document réponse N°3 (page 14), donnez l’interprétation au sens rigoureux
de la norme de la spécification géométrique suivante indiquée sur l’arbre excentrique.

Question n°15: Définir le mode opératoire pour la vérification de cette spécification géométrique.

Moulage :
La quantité de pièces à produire ainsi que la répétitivité de la série ont conduit au choix d’un procédé de
moulage en moule permanent.

Question n°16: Citer et définir brièvement les différentes techniques utilisées pour le moulage en
moule permanent.

Question n°17: Quels sont les avantages du moulage en coquille par gravité par rapport au moulage
en moule non permanent à modèle permanent.

Question n°18: Quels sont les principaux défauts qui peuvent survenir lors du moulage en moule
permanent.

Partie E ETUDE DE LA RESISTANCE MECANIQUE

L’objectif de cette partie est de vérifier la résistance à la flexion seulement de l’arbre excentrique.
L’étude de la déformée de l’arbre excentrique (1), en résistance des matériaux, peut être menée avec le
modèle suivant :

e Arbre : poutre de section droite circulaire de diamètre ©21 mm supposé constant.

e Actions mécaniques : glisseurs dont la résultante est supposée constante.

L’arbre excentrique est entraîné par la courroie de distribution (non représenté).

Donnée et hypothèses :

- la tension cumulée des courroies est un glisseur dont la résultante à” 150N.

-l’effort du à la pression du gazole en phase de refoulement donne une action supposée un glisseur dont la
résultante F =4875 N.
On adoptera le schéma d’étude définie ci-dessous .

F =4875N

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 9 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

Le solide 1 est en acier 35 CrMo 4, le module de Young F - 210000 N/ mm” ; la limite
d’élasticité Re =560 MPa.

Le coefficient de sécurité retenu pour ce type de construction est s=4.
On néglige le poids de la poutre.

Question n°19: Déterminer les actions mécaniques de contact aux appuis B et D.

Question n°20: Exprimer le moment fléchissant M/(z) dans les zones AB, BC et CD en fonction
de 7, et F .Tracer le diagramme correspondant.

0

Question n°21: Calculer la contrainte maximale de flexion dans l’arbre. Conclure

Palier lisse ( Etude statique ):

L'objectif de cette partie est de vérifier la pression de contact de l’arbre excentrique (1) sur

Le coussinet (9). La pression admissible ‏يرم‎ = 8daN / em”.

On considère l’arbre excentrique (1), de rayon R, monté dans une bague en bronze (9) de longueur L
(figure ci-dessous).

SNNNNY
7

6

Soit R(O,x, y, 2 ) est un repère lié au coussinet (9).l’origine O est au milieu du coussinet 9.On suppose

que le contact entre (1) et (9) est parfait (sans frottement), et se fait sur le 1/ 2 cylindre inférieur de
diamètre D. La pression de contact est supposée uniforme exercée par (9) sur (1) en un point M courant

de la surface de contact, on pose p(M)=- pn
En un point M de la surface de contact on définit OM=Rn+z3 et 0= 3 n)
L’action mécanique de (1) sur (9), est représentée globalement au point 0, par le torseur :
R=Y.x
0

Application numérique : 7-2503 N ; D=21mm ; L=32mm

Question n°22: Déterminer la pression au niveau de contact ) ‏م‎ ) en fonction D, Let Y. Conclure.
7

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 10 —
ICH NOISSHAd 1111711 121

0 8 500 “01
لك ]7 21

› 0" 720 0521 : 32121777017 quauramnozas ap UOISSaIG

‎SSSITA‏ سيت : ‎OOEE‏ انين 1 8 ب

‎6 x x 1018611101060 NP 32/117 ‏ب‎ MS € : Rœur aouessimg

‎S, 58 01 x MEUS Ç9Q : SPIPUNÉD

‎uoIssoid omney____
op mazernSa1
np uoIxeuuo”7

‎101553210 oiney
op uorxouuo”

‎info.com

‎8 9 8-8 ILQ

‎wadifa

‎FILIERE TSI

‎CNC- 2008

— صفحة 11 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

POMPE HAUTE PRESSION -NOMENCLATURE

| Repère Désignation observations
1 Arbre excentrique
2 Joint à lèvres
3 Flasque
4 Corps de pompe
5 Gluasse
6 Désactivateur du 3°" piston
7 Clapet anti-retour
8 Pièces de liaison
9 Coussinet
10 Cales
11 Patin
12 Piston
13 Cylindre

Bague à méplat

VUE D’ENSEMBLE DU SYSTEME D’ALIMENTATION

Nomenclature
1 - Calculateur de

Contrôle moteur.

2 — Préfiltre.

3 - Pompe de gavage

Basse pression.

4 - Filtre principal avec décanteur
d’eau.

5 - Réchauffeur.

6 - Refroidisseur.

7 - Pompe haute pression

À trois Pistons radiaux.

8 - Commande de désactivation
du Troisième piston.

9 - Régulateur de pression

10 - Rampe d'alimentation

(Ou Rail)

11 - Capteur de pression.

12 - Capteur de température
Gazole.

13 - Injecteurs à commande
Électrique.

14 - Capteur de position de
Pédale D’accélérateur.

15 - Capteur de régime.

16 - Capteur de référence
Cylindre.

17 - Informations provenant de
Différents capteurs.

18 - Commande des

Actionneurs, Systèmes ‏ده‎ Haute pression
Annexes et interfaces OC Basse pression
Avec d'autres systèmes. GE Retour

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 12 —
CNC- 2008

PARAMETRAGE ET MODELISATION DE LA POMPE HAUTE PRESSION HDI
Le corps de pompe 4 :11 est considéré comme fixe et le repère 70 (o, 0 ; 7 20 ) qui lui est associé est

FILIERE TSI

galiléen.
e L'arbre excentrique 1 :Il est en liaison pivot d'axe (o, 2 ) avec le corps 4.
La bague à méplats 14 :Son centre d’inertie est G. G est aussi le centre de la liaison pivot de 14

avec 1. Sa masse est notée ‏برت‎ Elle possède trois méplats où les pistons P1, P2 et P3 sont en
contact plan sur plan.

Une étude cinématique préalable a permis de montrer que la bague 14 est animée d'un mouvement
0

de translation circulaire par rapport au corps 4, donc Q 4/4 = 58 4/R, =

e Les pistons Pi (P1, P2, P3) :La position d'un piston Pi est repérée par ri (0) = ri = O’Ai. La
section droite d'un piston en contact avec le Gazole est notée 5, sa masse mp. Un piston Pi est en
contact plan sur plan

sans frottement avec la bague à méplats 14.

e Les trois ressorts Ri : Les trois ressorts Ri sont identiques

Yo ul

بر يا

احور

06-7

11

A1

R2

‎S R3‏ 0 | به
حا ل ا 2

‎wadifa-info.com

‏نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو

— صفحة 13 —
2
3
5
3

wadifa-info.com

| | 9600

UOLDOIPUI JNDS |0996 S0DUNS SP 1013

1
5 8
1
1720 8
[| 8 qq 8 qe de 0

l'O+SLl

910 onbiuyss, jusunsoq 87

9006 ISL OND

IOH 3dWOd

‎uoupuBisep‏ ننا0 و99

‎221081989

‎+011106 enbujueoxe 7050

— صفحة 14 —
2 ISL 1331111 — 800€ “DND

00 120 TI SNVA TIOZVD 10 HIIOALNOD ASSYN INN 1101

97
910280
8 ]9 (انوااقس

3

UOISSIIC UOISS9Iq

amney 2 ojney 8 oJozes HV
1 107792 np UALOA(NI 1101559110 3
snos 102803 0 CV
1121005
19 41

1101151500
omney 00100 71

1111117 cv
10280

9] 1005

uneq €
dTOZVD

sIAN90,p

Je39,p UoIJeurogu]

219113177 (0 012

1 2101110917
ا سين 3 21109217

591111617110 ط, 110118110103

onbruedeus 81496 np ‏مه رولبدممر2‎ UOI;1SOduoI ‏مه‎ o1do2 ‏زه‎ 1NS 104E1GE
L ,N osuode1 juoun20g

wadifa-info.com

— صفحة 15 —
ISL 1331111 8002-3

4
3
3
3

enbrueseu o1u96 np onnosde,] op uoisoduo9 ap 3/002 ‏زه‎ 1NS 104E16E y
Z .N esuodas 3uoWN90G

wadifa-info.com

3

— صفحة 16 —
نماذج المباريا

ت من موقع وظيفة

إنفو

2
9
2
‏بدا

ISL 1331111 8002-0

يا 7312/56 ‎ins‏ إه 3/002 م3 012/500002 م3 23/009091 ‎np‏ 310131 311/01412292117

© ,N 350003300

893910213101 op 727 9911!9305 3939113913919 ‏زايا زات ا زمن‎ p (s)poue1a|03
(s)juewe|3 )5( 3
» aJapou ‏كلإنا‎ « 00 3

111230 3 2101290! uou sjuewa|3 uoneoyIeds e| op ojoquiAs

FSIVNHON
9010819101 90 91002 Jed uoijeouieds oun,p 95/187 ININFONVYHFTOL

71

— صفحة 17 —
نماذج المبار

ت من موقع 5 5

2
2

1
‏بدا‎

ISL 1331111 8002-0

UonIujep op uIssep 0( 3

EulayIS
80081901 Op
8/0656 981002 e| suep 191109 1001 245
800] 951:00 9010219 10[ 107

‎uoIIpU0N‏ 8 دونازر0دننا!91:

‎8/656
‎enbiun

‎805

‎805
‎80000

‏005 ق7ق8
906

‎991119305 o0u219Je1 7
e 1100081 16
‏11!500ونا‎ UonejuauO
5910!211002

— صفحة 18 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

PROJET D’ÉLECTRICITE (Temps conseillé : 3h)

Association machine asynchrone / convertisseur de fréquence

Afin de pouvoir modifier la cadence de production, Peugeot a choisi d’entraîner l’un de ses
convoyeurs grâce à une machine asynchrone alimentée par convertisseur de fréquence.

L’objectif de l’épreuve est d’étudier des parties de l’ensemble comportant le moteur asynchrone
alimenté par l’onduleur. La vitesse est régulée selon la figure 1 de l’annexe 1 page 10.

La commande du MLI (modulation de largeur d’impulsion) doit permettre de varier à la fois les

tensions statoriques alimentant l’onduleur, et la fréquence statorique tout en gardant le rapport —

constant.
Après filtrage et conversion numérique analogique, la vitesse angulaire de la machine est comparée
à une vitesse de référence. Le résultat est corrigé, pour donner ensuite la valeur adéquate de la

pulsation statorique moyennant la loi de commande.

L’épreuve se compose de quatre parties qui peuvent être traitées de façon indépendante.
- PARTIE 1 Étude de la source de tension continue.
- PARTIE 2 Étude de l'onduleur de tension en commande "pleine onde".
- PARTIE 3 Réalisation de la commande "pleine onde" de l'onduleur.

- PARTIE 4 Étude du moteur asynchrone en régime permanent.

L’ensemble décrit par le schéma de la figure 2, comporte un pont redresseur suivi d'une cellule

de filtrage qui alimente l'onduleur de tension associé au moteur.

Redresseur triphasé Filtre Onduleur M.L..l.

Réseau triphasé

400v, 50Hz

PARTIE 1 : Étude de la source de tension continue.

Cette source est constituée d'un pont redresseur PD3 à diodes supposées parfaites avec sa

cellule de filtrage. On suppose que la conduction du pont est ininterrompue.

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 19 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

Onduleur

Ven (D Figure 3

1. Citer deux intérêts de la distribution en triphasé équilibré par rapport à celle en

monophasé.

Le redresseur PD3 est connecté en À et B au récepteur formé par la cellule de filtrage,
l’onduleur et la machine asynchrone. La bobine L; est supposée suffisamment élevée pour que le

courant 1, dans le récepteur puisse être considéré comme parfaitement lissé et égal à I.

2. Pour les intervalles 5} 1555) , ‏ا‎ ÈS Ga ; ps ; pe
12] L12 4 4 12 12 12 12 4 4 12
Ur : ‏ات‎ et Er ; {| où:7= 1 ) 1 : fréquence du réseau), marquer les diodes
12 12 12 4 7
passantes sur le haut du document réponse N° :1 page 12.
3. Représenter, les grandeurs Van (t), VB (t) sur le document réponse N° :1 page 12.
4. Écrire une relation entre les grandeurs Van (t), Ven (t) et Var (t). En déduire alors la
représentation de V ar (t) sur le document réponse N° :1 page 12.
5. Représenter, sur le document réponse N° :2 page 13, l’allure de :
5.1- La tension V ax (t), tension aux bornes de la diode D.
5.2- La tension Vp4 (t), tension aux bornes de la diode D4. En déduire la tension
inverse maximale supportée par les diodes du pont PD3 à diodes.
5.3- Le courant ip: (t) dans la diode Di.
5.4- Le courant 1p4 (t) dans la diode D4.
5.5- Le courant de ligne 1e; (t).
6. Calculer les valeurs moyenne et efficace de ip; (t) en fonction de I.
7. Établir la relation entre les valeurs moyennes suivantes : ‹Var (t)›, ‹VL (t)›, et ‹Vc
8. Calculer la valeur numérique de E = ‹Vc (t)›. Déduire le rôle du filtre.

9. La charge constituée par le filtre et le moteur absorbe une puissance P = 6 kW.

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 20 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

Calculer la valeur efficace Ie, de ie: (t). En déduire le facteur de puissance noté À de
l’installation triphasée du côté réseau.
Faire l’application numérique avec la valeur de I = 17A. Conclure.
10. Pour cette question uniquement, le courant de ligne le: (t) sera considéré sinusoïdale de
même valeur efficace trouvée à la question précédente. On souhaite relever le facteur de
puissance À appelé cos@ à une valeur de 0,98 en branchant une batterie de condensateurs entre
fils de phase. Si les condensateurs sont montés en triangle, quelle doit être leur valeur ? Quelle
est la valeur de l’intensité fournie par le réseau sur les lignes désormais ?
PARTIE 2 : Etude de l'onduleur de tension en commande "Pleine onde”
L'alimentation du moteur asynchrone est fournie par un onduleur triphasé à partir de la
source continue EF. Le schéma de principe est donné à la figure 4. Les séquences de fermeture des

interrupteurs sont indiquées pour une période T de fonctionnement à la figure 5.

Moteur
Asynchrone

0 T6 1/3 T2 21/3 6

T Figure 5

La technique permettant l'élaboration des ordres de commande des interrupteurs dépend de la
fréquence désirée pour le moteur. Elle débute en modulation de largeur d'impulsions (permettant le
fonctionnement à V/f constant) pour finir en mode pleine onde. Les intervalles de conduction des
interrupteurs sont donnés sur le document réponse N° :3 page 14. Seul ce fonctionnement

particulier est étudié.
1. Les interrupteurs présents sur un même bras de l’onduleur peuvent-ils être commandés

simultanément à la fermeture ? Justifier la réponse.
2. Quel est l’intérêt d’alimenter la machine par un onduleur.
3. Représenter Vao (t), Vbo (t), Vco (t) sur le document réponse N° :3 page 14.

Le moteur ayant un fonctionnement équilibré défini par Van (t) + VbN (t) + Ven (t) = 0.

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 21 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

4. Exprimer chacune des tensions simples aux bornes de la machine asynchrone Van (t), VbN
(t) et Ven (t) en fonction de Vao (t), Vbo (t) et Vco (t).

5. Représenter alors Van (t), VbN (t) et Ven (t) sur le document réponse N° : 3 page 14.

6. Citer une technique de commande permettant d’obtenir des tensions Van (t), VbN (t) et
Ven (t) quasi-sinusoïdales.

7. Calculer la valeur efficace Vanetr de la tension Van (t) en fonction de E. En déduire la valeur
de E pour avoir V nor =254,65v .

8. Indiquer le cycle de fermeture des interrupteurs permettant d'inverser le sens de rotation du
moteur asynchrone.

9. Tracer les caractéristiques statiques des interrupteurs I1, 12, 13 et 14.

I K I K

7 K “ 7 K

10. La forme d'onde i,(t) du courant dans la phase « a » étant donné sur le document réponse
N° :4 page 15, ‏()م)‎ est assimilé à son fondamental), représenter d’une part en superposition
à i,(t) la grandeur Vn1(t) et d’autre part le courant in1(t) dans l'interrupteur H,.

11.Dans un système d’axe ini en fonction de Vi, tracer la caractéristique statique de
l'interrupteur 11, puis déduire le quel des quatre interrupteurs de la question 9 peut convenir
pour réaliser l'interrupteur H,.

12. En plus, on a intercalé entre filtre et onduleur un module à résistance Rh en série avec un

interrupteur commandé Tr (voir figure 6 page 4), quel est le rôle de ce module ? Conclure

sur la réversibilité des convertisseurs statiques.

Redresseur triphasé Filtre AA Onduleur ‏.مايا‎

Réseau triphasé
4007, 727

Fiqure 6 ‹‹ Module ajouté

13. Comment arrive-t-on à remplir la même fonction du module, sans y avoir à l’ajouter mais

plutôt en changeant la structure du redresseur triphasé, proposer un schéma.

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 22 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

PARTIE 3 : Réalisation de la commande en "pleine onde” de l’onduleur :

On veut que : Q, Commande l’interrupteur H, , ‏و0‎ commande l’interrupteur H,, Q, commande
l’interrupteur H,, ‏م‎ commande l’interrupteur H,, Q, commande l’interrupteur H, et que ‏م0‎
‎Commande l’interrupteur H, -

Si l’interrupteur Hi est fermé le signal © correspondant vaut 1, dans le cas contraire il vaut 0
(exemple : H, fermé › Q, =1 et H, ouvert=›Q,=0)

1. Donner alors les chronogrammes des commandes 0. ‏و0 .و0 .02 .و0‎ et O, sur le document

réponse N° : 5 page 16.
2. En se basant sur le document réponse N°5, donner les équations logiques reliant : 0 à Q,,,

‎et Oc àQ,.‏ و30 و0
كال ‎Commande à l’aide de bascules‏ .1
‎On se propose de réaliser la commande de l’onduleur à l’aide de bascules JK, dont la table‏

‎de transition est donnée à la figure 7 :

‎Table de transition

‎: Avec : ‏وي‎ l’état précédent de la sortie Qn-
Figure 7 x peut être 0 ou 1.

‎CK : horloge active front montant.

‎O,.O, et 0 seront respectivement les trois sorties de trois bascules JK notée A, B et C qui
doivent répondre en même temps.
3. Toujours en s’aidant des chronogrammes du document réponse n° :5 page 16, reprendre sur

‎la feuille de composition le tableau suivant et remplir les différents états des signaux Qa, ‏و‎

‎et Q 0

‎Etat 0
Etat 1

‎Etat 2
Etat 3

‎WI (HU NH | EE ١ HIS

‎4. Étant donné la table de transition de la bascule JK, compléter les états de Ja, Ka, Je, Ka, Je
et Kc dans le même tableau de la question précédente.

‎5. Donner l’équation logique la plus simplifiée possible de chacune des entrées Ja, Ka, Jp,
‏,وكا‎ Je et Kc.

‎6. Donner le schéma réalisant la commande de l’onduleur, en y figurant toutes les commandes

‎des interrupteurs.

‏نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 23 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

11. Commande à l’aide du registre à décalage 74194 (voir annexe 2 page 11) :
Le symbole normalisé IEC du registre de type 194 est donné à la figure 8. Le 74194 est un

registre universel, dont les chronogrammes de fonctionnement sont donnés en annexe 2.

La fréquence de l’horloge du circuit 74194 est égal à = où T est la période (voir document réponse

N° 5 page 16):
e CLK, l’entrée d’horloge, synchronise le registre sur les fronts montants.

CLR , entrée asynchrone de remise à Zéro des sorties.

Po, P1, P2 et P3, entrées de chargement parallèle.

R, entrée de chargement série côté droit,

L, entrée de chargement série côté gauche,

My et My, les entrées de contrôle synchrones. Les modes de fonctionnement sont donnés

dans le tableau de la figure 9.

e So, S,, ‏دق‎ et ‏دق‎ sorties du registre et représentent son contenu. Utilisées simultanément, la
lecture est parallèle. Si seule la dernière est utilisée, la lecture est série.

CLR SRG4 (Shift register) :
Registre à décalage de 4 bits
74LS194
P; 5 1
P; Figure 8
S3

Chargement se série par 1 ‘entrée R, PE de l’information à droite (So vers S3)

Chargement série par l’entrée L, déplacement de l’information à gauche (S3 vers So)

Hi Chargement parallèle des entrées Po, P1, P2 et P3.

Figure 9

On suppose qu’avant l’application du premier front montant de l’horloge (CKL), toutes les sorties à

lecture parallèle sont au niveau bas (S0 = S1= S2 = S3=0),et R=1.

7. Les trois premières sorties du 74194 correspondront respectivement aux commandes Qa,

Q pet Qc 8

7.1. Étant donné les chronogrammes de la question 1 de la partie 3, Compléter le tableau suivant

par transcription des états de So, S; et Sa.

6

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 24 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

CKL So=Qa | S1=Qs | 3 ‏ع0‎ 53 R
11
sème 1
1 T
gème 0

gène 1
‏8ج‎ 1
ème T

7.2. En examinant de plus près le fonctionnement du 74194 grâce à l’annexe 2, Compléter le
tableau par les états de S3 et de R. À noter qu’on choisit de n’utiliser le 74194 que pour un décalage
à droite.

7.3. Déduire l’équation logique la plus simplifiée de R.

8. Étant donné le résultat de la question 2 et celui de la question 7 de la partie 3, donner le
schéma réalisant la commande de l’onduleur à l’aide du 74194, en y figurant toutes les

commandes des interrupteurs, ainsi que le brochage nécessaire pour le bon fonctionnement
du registre à décalage.

PARTIE 4 : Étude du moteur asynchrone en régime permanent

Notations :

U (V) Tension composée.
7 (V) Tension simple.
f (Hz) Fréquence des courants statoriques.
7 (Hz) Fréquence des courants rotoriques.
00 (rad.s") Pulsation des courants statoriques.
Qs (rads”) Vitesse de rotation du champ tournant créé dans l'entrefer par les courants
statoriques.
Q (rad.s”") Vitesse angulaire de la machine.

ns (trs!) Vitesse de rotation du champ tournant créé dans l'entrefer par les courants statoriques
(vitesse de synchronisme).
n (trs ; ) Vitesse de rotation de la machine.
Le moteur asynchrone utilisé est du type triphasé 230 V / 400 V, 50 Hz a un stator couplé en
étoile et un rotor à cage. Sous alimentation nominale on a obtenu :
e À vide, un courant de ligne d’intensité 4,9A ;
e À charge nominale, un courant de ligne d’intensité 10,82A, une puissance absorbée de 6kw

et une vitesse de rotation de 1460 tr.min —* .

Dans toute la partie, on néglige les résistances et inductances de fuite statoriques, les pertes fer
et les pertes mécaniques.

I. Fonctionnement au régime nominal de la machine

Le moteur asynchrone est alimenté sous 230v/400v, 50112.

1. Calculer le nombre de pôles de ce moteur.

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 25 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

2. Calculer le glissement, gn -
3. Calculer la puissance réactive nominale absorbée Qan.
Pour mesurer la puissance active Pa, et la puissance réactive Qa, absorbées, on a

utilisé le schéma de la figure 10. Calculer les indications P, du wattmètre W, et P, du

1
1
Côté 2 Côté
Réseau [A J | Moteur

Figure 10

wattmètre W».

3
4. Calculer le moment du couple utile nominal Cu,
5. 5116 moment du couple résistant imposé par la charge diminue, comment évoluent

— L’intensité en ligne ?

— La vitesse de rotation ? Quelle sera sa valeur limite ?
6. Calculer les pertes rotoriques par effet joule.

II. Recherche des éléments d'un modèle équivalent simplifié

La figure 11 représente un modèle linéaire simplifié d'une phase statorique.

Figure 11

Lu : inductance magnétisante du stator.
L :Inductance globale de fuites ramenée au stator.
R : résistance du rotor ramenée au stator.

7. Calculer les valeurs de Lu, Let R.

Quelque soit les valeurs trouvées on prendra Pour la suite du problème
R=0,6Qet L=15 mH.
111. Etude du moment du couple électromagnétique Cem

8. Exprimer le moment du couple électromagnétique Cem en fonction de R, ‏ما‎ V, 7 ‏ا‎

9. Montrer que pour les faibles valeurs de /. on peut écrire : C,, = @X 5 x

Définir à et calculer sa valeur numérique.

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 26 —
CNC- 2008 FILIERE TSI

IV. Fonctionnement à vitesse de synchronisme variable.

Pour cette étude, on reste dans l'hypothèse de la question 9) du (III) de la partie 4.

Le moteur est alimenté par le convertisseur de fréquence qui permet de maintenir aux bornes d'un

enroulement le rapport — constant.

10. Sachant que pour V= Vn on a f/ = 50 Hz, montrer que Cem peut s'écrire : ‏ا‎ - x f,
10.1- Donner la valeur numérique de a'.
10.2- Calculer le couple électromagnétique nominal pour un glissement de 2,67% .

11.On rappelle que la fréquence / des courants rotoriques peut s'exprimer par
f,=px(n,—n) (où p est le nombre de paire de pôles de la machine asynchrone).

Donner la nouvelle expression de Cem en fonction de n, et n.
12. Le moteur entraîne une charge mécanique qui lui oppose un couple résistant de moment

constant C, = 32 N.m. Compléter le tableau suivant, et conclure.

Fréquence délivrée par l’onduleur / (Hz)

Tension d’alimentation délivrée par
l’onduleur V (v)

Vitesse de rotation de la machine

asynchrone n en (tr.mn’)

Glissement correspondant g en (%)

13. On souhaite démarrer le moteur avec un couple égal à 38,19 N.m. Calculer la fréquence

minimale que doit alors délivrer l'onduleur.

Fin de l’énoncé

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 27 —
نماذج المباريا

ت من موقع وظيفة

إنفو

2
9
2
1
2

01

(suos op 1015141] ‏م‎ 90118771100
"2559114 op 91215010((

11 SUOTJEUIIOJUI 590 101910119111
5104 590 010801701010

0 2810101
113134 151

2011811111100 UON

2599118 op 1091086

TIN 1111 11010

0118

كز ار أرما

921110270701 BJ OP 9SSIIIA op 10118 ‏27ع0]‎ op odrourId op 219155 : ١ 77

ISL HAATTIA — 8007 -OND

— صفحة 28 —
نماذج المباريا

ت من موقع و

2
2

1
2

5911105

10
11011131210
op soonug

5115
soguuop
op soonug

يسوم
‎op ojonuos‏
‎op soonug‏

ISL 13211111 — 800€ "OND

0197 8 11

0; ‘qd

زر_ااايس ات

‎op rod?‏ سا 31 ‎pou g‏ لس مم الا

‎0197 B 1
1119111931310

‎611/1 NP 11131113911110110110[ ap ‏(11د501111112120110‎ :Z AXANNV

— صفحة 29 —
نماذج المباريات

ت من موقع وظيفة

إنفو

2
9
2

1
2

12

CNC- 2008 — FILIERE TSI

. Question 4

Partie 1

Question 3

Partie 1

Question 2

Partie 1

Diodes
passantes

du génie électrique

À agrafer sur la copie de composition de

l’épreuve

Document réponse N° :1

pouvant servir à l’identification du candidat ou à la provenance de la copie.

Il est interdit de signer les documents réponses ou d’y mettre un signe quelconque

— صفحة 30 —
N.B : Il est interdit de signer les documents réponses ou d’y mettre un signe quelconque

pouvant servir à l’identification du candidat ou à la provenance de la copie.

Document réponse N° :2
À agrafer sur la copie de composition
de l'épreuve du génie électrique

VaAKI1

Partie 1
Question 5-1

Vp4

Partie 1
Question 5-2

101

Partie 1
Question 5-3

104

Partie 1
Question 5-4 0

1 e|

Partie 1
Question 5-5

CNC- 2008 — FILIERE TSI

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 31 —
N.B : Il est interdit de signer les documents réponses ou d’y mettre un signe quelconque

ouvant servir à l’identification du candidat ou à la provenance de la copie.

Document réponse N°:3

À agrafer sur la copie de composition de
l’épreuve du génie électrique

pi commande à

la fermeture

LT commande

à l'ouverture

Partie 2
Question 3

Partie 2
4 Question 5

CNC- 2008 — FILIERE TSI 14

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 32 —
N.B : Il est interdit de signer les documents réponses ou d’y mettre un signe quelconque

pouvant servir à l’identification du candidat ou à la provenance de la copie.

Document réponse N° :4
À agrafer sur la copie de composition de l’épreuve
du génie électrique

Interrupteurs
conduction

vV 111

Partie 2

: uestion 0
1H: 9

CNC- 2008 — FILIERE TSI 15

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏

— صفحة 33 —
N.B : Il est interdit de signer les documents réponses ou d’y mettre un signe quelconque
pouvant servir à l’identification du candidat ou à la provenance de la copie.

Document réponse n°5

À agrafer sur la copie de composition de
l’épreuve du génie électrique

commande à
la fermeture

commande
à l'ouverture

Qc Partie3
de Question 1

Etat 0 Etat 1 Etat 2 Etat 3 Etat 4 Etat 5 Etat 0

CNC- 2008 — FILIERE TSI 16

نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو ‎wadifa-info.com‏