Électrotechnique et machines électriques
Ce qu'il faut maîtriser
Le candidat doit savoir lire un schéma de machine (asynchrone, synchrone, à courant continu), identifier stator, rotor, inducteur, induit, et expliquer le principe du champ tournant. Il faut maîtriser les grandeurs essentielles : tension, courant, puissance utile, puissance absorbée, rendement, facteur de puissance, glissement. Les formules de base sont incontournables : P = U·I·cos φ en monophasé, P = √3·U·I·cos φ en triphasé, η = Pu/Pa, g = (Ns − Nr)/Ns avec Ns = 60·f/p. Le couplage étoile/triangle doit être compris : en étoile la tension par enroulement vaut U/√3, en triangle elle vaut U.
Pièges fréquents
Beaucoup d'erreurs viennent de la confusion entre tension simple et tension composée, ou entre puissance absorbée et puissance utile. Attention aussi au rendement toujours inférieur à 1 et exprimé en pourcentage. Le glissement est souvent demandé en pourcentage : ne pas oublier de multiplier par 100. Dans un bilan de puissances, les pertes sont par effet Joule (pertes cuivre) et par frottement/fer (pertes collectives). Une autre erreur classique : oublier que le facteur de puissance d'un moteur à vide est très faible.
Exemple travaillé
Un moteur triphasé alimenté en 400 V absorbe 8 A avec cos φ = 0,8. Puissance absorbée : Pa = √3 × 400 × 8 × 0,8 ≈ 4 437 W. Si le rendement est de 0,85, la puissance utile vaut Pu = 4 437 × 0,85 ≈ 3 771 W. Pour un réseau à 50 Hz et un moteur à 4 pôles, Ns = 60×50/2 = 1 500 tr/min ; si Nr = 1 440 tr/min, g = (1 500−1 440)/1 500 = 0,04 soit 4 %.
Règle pratique
Toujours écrire les unités et vérifier l'ordre de grandeur : un petit moteur industriel dépasse rarement quelques kilowatts, un rendement annoncé supérieur à 100 % signale une erreur de calcul.