QCM : Électromagnétisme et machine synchrone (14 questions)

Question 1

1. Un système magnétique est analysé à courant constant, et son énergie dépend de l’angle du rotor. Quelle relation permet d’obtenir le couple électromagnétique ?

C_e=+\left.\frac{\partial W}{\partial i}\right|_{\theta=\mathrm{cte}}

C_e=-\left.\frac{\partial W}{\partial\theta}\right|_{\Phi=\mathrm{cte}}

C_e=+\left.\frac{\partial W}{\partial\theta}\right|_{i=\mathrm{cte}}

C_e=-\left.\frac{\partial W}{\partial\theta}\right|_{i=\mathrm{cte}}

Explication

À courant constant, le couple est la dérivée de l’énergie par rapport à l’angle avec un signe positif. Le signe négatif correspond à la formulation à flux constant, et une dérivée par rapport au courant ne donne pas la relation du couple.

Answer

$$C_e=+\left.\frac{\partial W}{\partial\theta}\right|_{i=\mathrm{cte}}$$

Question 2

2. Dans un stator, quelle disposition des enroulements et des courants permet de créer un champ tournant à partir de courants polyphasés ?

Des enroulements alignés dans l’espace, alimentés par des courants décalés dans le temps.

Un champ rotorique matériel tournant avec l’arbre, sans déphasage des courants statoriques.

Des enroulements décalés dans l’espace, alimentés par des courants en phase.

Des enroulements décalés dans l’espace, alimentés par des courants décalés dans le temps.

Explication

Le champ tournant statorique résulte de la combinaison d’enroulements déphasés dans l’espace et de courants déphasés dans le temps. Des enroulements alignés omettent le décalage spatial, le champ rotorique matériel correspond à une autre méthode, et des courants en phase ne fournissent pas le déphasage temporel requis.

Answer

Des enroulements décalés dans l’espace, alimentés par des courants décalés dans le temps.

Question 3

3. Une turbine entraîne mécaniquement le rotor d’une machine, et une tension apparaît dans les enroulements statoriques. Quel mécanisme explique cette production en mode alternateur ?

Le courant injecté dans les enroulements statoriques produit directement la tension de sortie.

La rotation du champ rotorique fait varier le flux statorique et y induit une force électromotrice.

L’alimentation polyphasée du stator crée un champ tournant qui entraîne le rotor sans glissement.

Le couple résistant décale le rotor par rapport au champ statorique et induit la tension.

Explication

En alternateur, une source mécanique entraîne le rotor; la rotation de son champ fait varier le flux dans les enroulements statoriques et y induit une force électromotrice. L’entraînement du rotor par le champ statorique décrit le mode moteur, tandis que l’alimentation du stator et le couple résistant ne sont pas le mécanisme d’induction demandé.

Answer

La rotation du champ rotorique fait varier le flux statorique et y induit une force électromotrice.

Question 4

4. Dans une région où le champ magnétique uniforme est perpendiculaire à une surface plane, quelle grandeur et quelle unité décrivent le flux magnétique à travers cette surface ?

La circulation de

\mathbf{H}

, en ampère par mètre

L’intégrale de

\mathbf{B}

sur la surface, en weber

Le produit

nI

, en ampère

La valeur de

\mathbf{B}

, en tesla

Explication

Le flux est l’intégrale de surface de $\mathbf{B}\cdot d\mathbf{S}$ et s’exprime en weber. La valeur de $B$ correspond à l’induction, tandis que la circulation de $H$ et $nI$ relèvent de la loi d’Ampère.

Answer

L’intégrale de $$\mathbf{B}$$ sur la surface, en weber

Question 5

5. En examinant deux rotors, un ingénieur constate que le premier est cylindrique et que son entrefer reste constant, tandis que l’entrefer du second varie avec l’angle. Quelle identification convient ?

Les deux sont à pôles saillants, avec des vitesses différentes

Le premier est lisse, le second à pôles saillants

Les deux sont lisses, avec des bobinages différents

Le premier est à pôles saillants, le second lisse

Explication

Un rotor lisse est cylindrique et présente un entrefer constant, alors qu’un rotor à pôles saillants a un entrefer variable. L’association inverse confond les deux géométries, les bobinages et les couplages statoriques ne définissent pas ces catégories, et la vitesse ne change pas leur caractéristique d’entrefer.

Answer

Le premier est lisse, le second à pôles saillants

Question 6

6. Un enroulement de $40$ spires est parcouru par un courant de $2\,\text{A}$ . Quelle valeur donne la circulation de $\mathbf{H}$ le long d’un contour fermé qui enlace l’enroulement ?

2\,\text{A}

0{,}05\,\text{A}

80\,\text{A}

3200\,\text{A}

Explication

La loi d’Ampère donne $\oint\mathbf{H}\cdot d\mathbf{l}=nI$ ; ici, $40\times2=80\,\text{A}$ . Prendre le courant seul oublie les spires, le carré ajoute un facteur injustifié et la division inverse la relation.

Answer

$$80\,\text{A}$$

Question 7

7. Un moteur synchrone est alimenté par un réseau polyphasé et atteint son régime établi. Comment le rotor se comporte-t-il par rapport au champ tournant du stator ?

Il s’accroche au champ tournant et tourne sans glissement à sa vitesse de synchronisme.

Il tourne légèrement moins vite que le champ tournant, comme un rotor asynchrone.

Il tourne plus vite que le champ tournant pour maintenir son accrochage.

Il est entraîné par une source mécanique externe tandis que le stator produit une force électromotrice.

Explication

En mode moteur, le champ tournant statorique entraîne le rotor qui s’y accroche sans glissement. Le glissement moteur relève ici d’une confusion avec le fonctionnement asynchrone, la vitesse supérieure inverse la relation de synchronisme, et l’entraînement externe décrit le mode alternateur.

Answer

Il s’accroche au champ tournant et tourne sans glissement à sa vitesse de synchronisme.

Question 8

8. Un stator triphasé possède $N=144$ encoches et la machine $p=4$ paires de pôles. Combien d’encoches par pôle et par phase, soit $q$ , comporte-t-il ?

3

encoches

6

encoches

36

encoches

12

encoches

Explication

Pour un stator triphasé, $q=N/(6p)=144/(6\times4)=6$ encoches par pôle et par phase. $18$ résulterait de l’oubli du facteur trois, $48$ serait le nombre d’encoches par phase plutôt que par pôle et par phase, et $3$ découlerait d’une confusion entre paires de pôles et pôles.

Answer

$$6$$ encoches

Question 9

9. Un stator polyphasé fonctionne à la fréquence $f=50\,\text{Hz}$ avec $p=2$ paires de pôles. Quelle est la vitesse angulaire du champ tournant ?

25\,\text{rad/s}

100\pi\,\text{rad/s}

50\pi\,\text{rad/s}

25\pi\,\text{rad/s}

Explication

La vitesse du champ vaut $\Omega_s=\frac{2\pi f}{p}=\frac{2\pi\times50}{2}=50\pi\,\text{rad/s}$ . $100\pi$ omet la division par $p$ , tandis que les deux valeurs sans le facteur approprié de $\pi$ résultent d’une mauvaise conversion ou d’un calcul incomplet.

Answer

$$50\pi\,\text{rad/s}$$

Question 10

10. Pour représenter un circuit magnétique par l’équivalent de Hopkinson, quels éléments doivent figurer dans le modèle ?

Une tension électrique, un courant électrique et des condensateurs

Une force électromotrice, une charge électrique et des résistances

L’induction

B

, l’excitation

H

et des inductances

La force magnétomotrice

nI

, le flux

\Phi

et des réluctances

Explication

L’équivalent de Hopkinson décrit le circuit magnétique au moyen de la force magnétomotrice $nI$ , du flux $\Phi$ et des réluctances. L’analogie avec un circuit électrique ne remplace pas ces grandeurs par des tensions, charges ou résistances électriques.

Answer

La force magnétomotrice $$nI$$, le flux $$\Phi$$ et des réluctances

Question 11

11. Pour une machine triphasée, on a $k_S=0{,}8\,\mathrm{T/A}$ et $I=5\,\mathrm{A}$ . À un point où $p\theta-\omega t=0$ , quelle valeur atteint le champ statorique résultant ?

4\,\mathrm{T}

-6\,\mathrm{T}

6\,\mathrm{T}

2\,\mathrm{T}

Explication

La relation donne $B_S=(3/2)k_SI\cos(0)=(3/2)(0{,}8)(5)=6\,\mathrm{T}$ . $4\,\mathrm{T}$ omet le facteur triphasé, $2\,\mathrm{T}$ applique à tort le facteur de l’identité trigonométrique à l’amplitude finale, et $-6\,\mathrm{T}$ inverse le signe alors que $\cos(0)=1$ .

Answer

$$6\,\mathrm{T}$$

Question 12

12. Dans un moteur synchrone en régime établi, le champ statorique tourne à $120\,\text{rad/s}$ . Quelle est la vitesse mécanique du rotor ?

120\,\text{rad/s}

119\,\text{rad/s}

240\,\text{rad/s}

0\,\text{rad/s}

Explication

En régime moteur synchrone, la vitesse mécanique du rotor est égale à la vitesse de synchronisme, donc $\Omega_m=120\,\text{rad/s}$ . La valeur légèrement inférieure introduit un glissement, le double confond les grandeurs de vitesse, et zéro correspondrait à un rotor immobile.

Answer

$$120\,\text{rad/s}$$

Question 13

13. Dans une machine triphasée ayant $p=3$ paires de pôles, le champ résultant vérifie $p\theta-\omega t=\mathrm{cte}$ . Si la pulsation électrique vaut $\omega=300\,\mathrm{rad/s}$ , quelle est la vitesse angulaire du champ tournant ?

100\,\mathrm{rad/s}

300\,\mathrm{rad/s}

50\,\mathrm{rad/s}

900\,\mathrm{rad/s}

Explication

La phase constante impose $p\,d\theta/dt=\omega$ , donc $\Omega_s=\omega/p=300/3=100\,\mathrm{rad/s}$ . $300\,\mathrm{rad/s}$ omet la division par $p$ , $900\,\mathrm{rad/s}$ multiplie au lieu de diviser, et $50\,\mathrm{rad/s}$ confond cette vitesse avec une fréquence en tours par seconde.

Answer

$$100\,\mathrm{rad/s}$$

Question 14

14. Dans un milieu où la relation donnée s’applique, l’excitation magnétique vaut $H = 500\,\text{A/m}$ . Quelle induction magnétique correspond à cette excitation ?

B = 500\,\text{Wb}

B = \mu_0 + 500\,\text{T}

B = \mu_0 \times 500\,\text{T}

B = \frac{500}{\mu_0}\,\text{T}

Explication

L’induction magnétique est reliée à l’excitation par $B=\mu_0H$ ; il faut donc multiplier $500\,\text{A/m}$ par $\mu_0$ . La division inverse le rapport, l’addition confond les opérations et le weber est l’unité du flux.

Answer

$$B = \mu_0 \times 500\,\text{T}$$

QCM : Électromagnétisme et machine synchrone (14 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un système magnétique est analysé à courant constant, et son énergie dépend de l’angle du rotor. Quelle relation permet d’obtenir le couple électromagnétique ?

2. Dans un stator, quelle disposition des enroulements et des courants permet de créer un champ tournant à partir de courants polyphasés ?

3. Une turbine entraîne mécaniquement le rotor d’une machine, et une tension apparaît dans les enroulements statoriques. Quel mécanisme explique cette production en mode alternateur ?

4. Dans une région où le champ magnétique uniforme est perpendiculaire à une surface plane, quelle grandeur et quelle unité décrivent le flux magnétique à travers cette surface ?

5. En examinant deux rotors, un ingénieur constate que le premier est cylindrique et que son entrefer reste constant, tandis que l’entrefer du second varie avec l’angle. Quelle identification convient ?

6. Un enroulement de $40$ spires est parcouru par un courant de $2\,\text{A}$ . Quelle valeur donne la circulation de $\mathbf{H}$ le long d’un contour fermé qui enlace l’enroulement ?

7. Un moteur synchrone est alimenté par un réseau polyphasé et atteint son régime établi. Comment le rotor se comporte-t-il par rapport au champ tournant du stator ?

8. Un stator triphasé possède $N=144$ encoches et la machine $p=4$ paires de pôles. Combien d’encoches par pôle et par phase, soit $q$ , comporte-t-il ?

9. Un stator polyphasé fonctionne à la fréquence $f=50\,\text{Hz}$ avec $p=2$ paires de pôles. Quelle est la vitesse angulaire du champ tournant ?

10. Pour représenter un circuit magnétique par l’équivalent de Hopkinson, quels éléments doivent figurer dans le modèle ?

11. Pour une machine triphasée, on a $k_S=0{,}8\,\mathrm{T/A}$ et $I=5\,\mathrm{A}$ . À un point où $p\theta-\omega t=0$ , quelle valeur atteint le champ statorique résultant ?

12. Dans un moteur synchrone en régime établi, le champ statorique tourne à $120\,\text{rad/s}$ . Quelle est la vitesse mécanique du rotor ?

13. Dans une machine triphasée ayant $p=3$ paires de pôles, le champ résultant vérifie $p\theta-\omega t=\mathrm{cte}$ . Si la pulsation électrique vaut $\omega=300\,\mathrm{rad/s}$ , quelle est la vitesse angulaire du champ tournant ?

14. Dans un milieu où la relation donnée s’applique, l’excitation magnétique vaut $H = 500\,\text{A/m}$ . Quelle induction magnétique correspond à cette excitation ?

Révisez avec les flashcards

Approfondir avec la fiche

Cours similaires

Acides aminés et protéines

Structure et modèles de l’atome

Énergies et conversions

Machines à courant continu

Morphologie et robes du chat

Réglementation et risques chimiques

Crée tes propres QCM

QCM : Électromagnétisme et machine synchrone (14 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un système magnétique est analysé à courant constant, et son énergie dépend de l’angle du rotor. Quelle relation permet d’obtenir le couple électromagnétique ?

2. Dans un stator, quelle disposition des enroulements et des courants permet de créer un champ tournant à partir de courants polyphasés ?

3. Une turbine entraîne mécaniquement le rotor d’une machine, et une tension apparaît dans les enroulements statoriques. Quel mécanisme explique cette production en mode alternateur ?

4. Dans une région où le champ magnétique uniforme est perpendiculaire à une surface plane, quelle grandeur et quelle unité décrivent le flux magnétique à travers cette surface ?

5. En examinant deux rotors, un ingénieur constate que le premier est cylindrique et que son entrefer reste constant, tandis que l’entrefer du second varie avec l’angle. Quelle identification convient ?

6. Un enroulement de 404040 spires est parcouru par un courant de 2 A2\,\text{A}2A. Quelle valeur donne la circulation de H\mathbf{H}H le long d’un contour fermé qui enlace l’enroulement ?

7. Un moteur synchrone est alimenté par un réseau polyphasé et atteint son régime établi. Comment le rotor se comporte-t-il par rapport au champ tournant du stator ?

8. Un stator triphasé possède N=144N=144N=144 encoches et la machine p=4p=4p=4 paires de pôles. Combien d’encoches par pôle et par phase, soit qqq, comporte-t-il ?

9. Un stator polyphasé fonctionne à la fréquence f=50 Hzf=50\,\text{Hz}f=50Hz avec p=2p=2p=2 paires de pôles. Quelle est la vitesse angulaire du champ tournant ?

10. Pour représenter un circuit magnétique par l’équivalent de Hopkinson, quels éléments doivent figurer dans le modèle ?

11. Pour une machine triphasée, on a kS=0,8 T/Ak_S=0{,}8\,\mathrm{T/A}kS​=0,8T/A et I=5 AI=5\,\mathrm{A}I=5A. À un point où pθ−ωt=0p\theta-\omega t=0pθ−ωt=0, quelle valeur atteint le champ statorique résultant ?

12. Dans un moteur synchrone en régime établi, le champ statorique tourne à 120 rad/s120\,\text{rad/s}120rad/s. Quelle est la vitesse mécanique du rotor ?

13. Dans une machine triphasée ayant p=3p=3p=3 paires de pôles, le champ résultant vérifie pθ−ωt=ctep\theta-\omega t=\mathrm{cte}pθ−ωt=cte. Si la pulsation électrique vaut ω=300 rad/s\omega=300\,\mathrm{rad/s}ω=300rad/s, quelle est la vitesse angulaire du champ tournant ?

14. Dans un milieu où la relation donnée s’applique, l’excitation magnétique vaut H=500 A/mH = 500\,\text{A/m}H=500A/m. Quelle induction magnétique correspond à cette excitation ?

Révisez avec les flashcards

Approfondir avec la fiche

Cours similaires

Acides aminés et protéines

Structure et modèles de l’atome

Énergies et conversions

Machines à courant continu

Morphologie et robes du chat

Réglementation et risques chimiques

Crée tes propres QCM

6. Un enroulement de $40$ spires est parcouru par un courant de $2\,\text{A}$ . Quelle valeur donne la circulation de $\mathbf{H}$ le long d’un contour fermé qui enlace l’enroulement ?

8. Un stator triphasé possède $N=144$ encoches et la machine $p=4$ paires de pôles. Combien d’encoches par pôle et par phase, soit $q$ , comporte-t-il ?

9. Un stator polyphasé fonctionne à la fréquence $f=50\,\text{Hz}$ avec $p=2$ paires de pôles. Quelle est la vitesse angulaire du champ tournant ?

11. Pour une machine triphasée, on a $k_S=0{,}8\,\mathrm{T/A}$ et $I=5\,\mathrm{A}$ . À un point où $p\theta-\omega t=0$ , quelle valeur atteint le champ statorique résultant ?

12. Dans un moteur synchrone en régime établi, le champ statorique tourne à $120\,\text{rad/s}$ . Quelle est la vitesse mécanique du rotor ?

13. Dans une machine triphasée ayant $p=3$ paires de pôles, le champ résultant vérifie $p\theta-\omega t=\mathrm{cte}$ . Si la pulsation électrique vaut $\omega=300\,\mathrm{rad/s}$ , quelle est la vitesse angulaire du champ tournant ?

14. Dans un milieu où la relation donnée s’applique, l’excitation magnétique vaut $H = 500\,\text{A/m}$ . Quelle induction magnétique correspond à cette excitation ?