ELECTRICITE GENERALE

Transcription

1 MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE NABEUL DEVOIRS SURVEILLES & EXAMENS ELECTRICITE GENERALE Profil : Maintenance Industrielle Niveau - 2 Préparés par : Hichem BEN AMMAR S. CHIBANI Devoirs Surveillés & Examens Année Universitaire 2010/2011 H. BEN AMMAR 95

2 Plan des devoirs surveilles & examens CH.1. 1 er Semestre 2009/ Devoir Surveillé 98 Corrigés 101 Examen 104 Corrigés 107 CH.2. 2 ème Semestre 2009/ Devoir Surveillé 112 Corrigés 116 Examen 119 Corrigés 121 H. BEN AMMAR 96

3 INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE NABEUL قسم الصیانة الصناعیة DEPARTEMENT DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE 1 er Semestre 2009/2010 Matière : Electricité Générale Profil : Maintenance Industrielle Niveau - 2 Année Universitaire 2009/2010 H. BEN AMMAR 97

4 INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE NABEUL قسم الصیانة الصناعیة DEPARTEMENT DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE DEVOIR SURVEILLE MATIERE : ELECTRICITE GENERALE CLASSE : MI-22 ENSEIGNANT : H. BEN AMMAR NOMBRE DE PAGES : 7 DATE : 21 NOVEMBRE 2009 DUREE : 1 HEURE 30 DOCUMENTS : NON AUTORISES BAREME : EXERCICE N 1 : Compléter le marquage des bornes dans les schémas 1 et 2 (document réponse). EXERCICE N 2 : Donner le schéma développé, unifilaire et multifilaire d'un montage va et vient à deux lampes. EXERCICE N 3 : Un rideau électrique est utilisé pour fermer un magasin, il fonctionne pendant toute la semaine d'une cadence deux manœuvres par jour. 1. Calculer le nombre de manœuvres pendant 20 ans. 2. Le rideau électrique est entraîné par un moteur asynchrone à cage caractérisé par : La tension entre phase : U = 380v ; Le courant nominal : In = 24 A ; La puissance absorbée : P = 12 KW. a. Choisir un disjoncteur qui assure le bon fonctionnement du moteur (document Télémécanique, Merlin Gérin et SIAME), avec un courant de court-circuit estimé à 20KA. Justifier votre réponse. b. Choisir les contacteurs " K1M et K2M " adéquats, ainsi le relais thermique " F ". Sachant que le circuit de commande fonctionne à 380v. H. BEN AMMAR 98

5 c. On veut renforcer la protection du moteur en rajoute au circuit de puissance des cartouches de fusibles au sectionneur. Faire un schéma de l'emplacement. Choisir le calibre. H. BEN AMMAR 99

6 Exercice N 1 L1 S0 Document réponse S3 S1 K1M S2 S4 K2M S6 S5 K1M K2M K1A K2A K2M A1 K1M A1 A2 A2 F N K1M Montée K2M Descente Schéma 1 K1A K2A H1 H2 Montée Descente L1 L2 L3 N Q K1M Schéma 2 K2M F M ~ H. BEN AMMAR 100

7 CORRIGES Exercice N 1 L S S3 S1 K1M S2 S4 K2M S6 S5 K1M K2M ,5 13 K1A 14 K2M A K2A 14 K1M A A1 A1 X1 X1 A2 A2 A2 A1 X2 X2 95 N K1M Montée F 96 K2M Descente Schéma 1 K1A K2A H1 H2 Montée L1 L2 L3 N Descente 2,5 K1M Q K2M F Schéma 2 U V W M ~ H. BEN AMMAR 101

8 Exercice N 2 : Schéma développé Ph N 1 F Q1 Q2 H1 H2 Schéma unifilaire 2 Schéma multifilaire Q2 Q1 2 H1 H2 H. BEN AMMAR 102

9 Exercice N 3 : 1. Le nombre de manœuvres égal à manoeuvres 2. a. Choix du disjoncteur 2 SIAME : Pdc=10 KA (non retenu) Merlin Gerin : Pdc>>20 KA (non retenu) Télémécanique : Pdc=50 KA ; la référence est LB6-LC03M b. Choix des contacteurs K1M et K2M : la référence est LC1-D3200Q7 Choix du relais thermique F : la référence est LR c. Choix du sectionneur et des cartouches se fusibles : Le sectionneur : GK1-EK Le fusible : am32 L1 L2 L K1M Q K2M F U V W M ~ H. BEN AMMAR 103

10 INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE NABEUL قسم الصیانة الصناعیة DEPARTEMENT DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE EXAMEN MATIERE : ELECTRICITE GENERALE CLASSE : MI 21, MI-22 ENSEIGNANT : H. BEN AMMAR & S. CHIBANI NOMBRE DE PAGES : DATE : 15 JANVIER 2010 DUREE : 1 HEURE 30 DOCUMENTS : NON AUTORISES BAREME : Exercice N 1 : 1. Identifier les paramètres de choix de l'appareillage électrique. 2. Citer les principales fonctions des appareils électriques. Exercice N 2 : On considère le schéma unifilaire d une installation industrielle ( voir page suivante ). Sur chaque ligne de distribution, on indique le courant nominal absorbé ainsi que le courant de court-circuit. Le secondaire du transformateur délivre une tension triphasée de 380 V. On demande de faire le choix des appareils électriques figurants sur le schéma. Pour cela répondre aux questions suivantes : 1. Faire le choix des disjoncteurs QG, Q1, Q2, Q3 et Q4. Se référer à l annexe Choisir les sectionneurs portes fusibles ainsi que les fusibles associés. On s aidera par l annexe Déterminer les caractéristiques du fusible général F. ( voir annexe 2) 4. Identifier les contacteurs KM1, KM2, KM3 et KM4. Sachant que la tension du circuit de commande est 48 V de fréquence 50 Hz. ( voir annexe 3) 5. Caractériser les relais thermiques F1, F2 et F3. ( voir annexe 4) H. BEN AMMAR 104

11 N.B. : Le choix correct doit comporter le type de l appareil, la référence et les principales caractéristiques techniques. 30KV 380V QG F Q1 Q2 Q3 Q4 Q21 Q22 Q23 Q24 KM1 KM2 KM3 KM4 F1 F2 F3 Eclairage Compresseur Chauffage Broyeur In = 20 A In = 30 A In = 22 A In = 44 A Icc = 3,5 KA Icc = 11 KA Icc = 4,5 KA Icc = 15 KA Exercice N 3 : Soit à alimenter dans un atelier un moteur électrique de puissance 35 KW sous la tension de 380 V triphasé, à partir d une source distante de 30 m. Le câble d alimentation sera donc, en cuivre isolé par le polychlorure de vinyle, posé seul à l air libre en chemin de câbles. La température ambiante ne dépassera pas 30 C. Ce moteur a un facteur de puissance cos = 0,8. En se référant à l annexe des câbles : 1. Déterminer la section Sp qui tient compte du régime permanent. On donne le facteur de correction K = 0.75 (il faut calculer d abord le courant absorbé par le moteur). H. BEN AMMAR 105

12 2. Calculer la section Su qui dépend de la chute de tension admissible sur le câble. 3. Calculer la section Scc du régime de court circuit. La durée présumée du court circuit est 200 ms. Le courant de court-circuit est estimé à 5 KA. 4. Choisir alors la section technique optimale. H. BEN AMMAR 106

13 CORRIGES Exercice N 1 : 1. Paramètres de choix de l'appareillage électrique : - Nature de courant - Tension nominale 1,5 - Courant nominal - Pouvoir de coupure - Catégorie d'emploi - Durée de vie 2. Principales fonctions des appareils électriques : - Interruption / connexion 1,5 - Sectionnement - Commande - Protection Exercice N 2 : 1. Calcul du courant total de l'installation : I tot I n Choix des disjoncteurs Q G : Disjoncteur général, In=116A, Icc=30KA 0,5 NS125E : Pdc=16KA<Icc (non retenu) NS160N : Pdc=30KA=Icc (mouvais) NS160H : Pdc=70KA (à retenir) 3 pôles, déclencheur : TM125D Avec In=125A, Irth=0,9 In=112,5A et Irm=10 In=1250A Q 1 : Disjoncteur d'éclairage, In=20A, Icc=3,5KA 0,5 SIAME C60H : Pdc=15KA (selon IEC947) 3 pôles, Courbe C Avec In=20A, Irth=0,9 In=18A et Irm=10 In=200A Calibre 20A H. BEN AMMAR 107

14 Q 2 : Compresseur (moteur), In=30A, Icc=11KA 0,5 Télémécanique LD1-LC030 : Pdc=50KA 3 pôles, Avec In=30A, Irth=0,9 In=27A et Irm=10 In=300A Départ moteur LB1-LC03M53 Q 3 : Chauffage, In=22A, Icc=4,5KA 0,5 SIAME C60H : Pdc=15KA (selon IEC947) 3 pôles, Courbe de déclenchement C Avec In=22A, Irth=0,9 In=20A et Irm=10 In=220A Calibre 25A Q 4 : Broyeur, In=44A, Icc=15KA 0,5 Merlin Gérin NS100N ou H : Pdc=50KA 3 pôles, déclencheur : TM63D Avec In=44A, Irth=0,9 In=39,6A et Irm=10 In=440A Départ moteur LB1-LC03M53 1. Sectionneur porte fusibles : 0,5 21 Q : In=20A, Icc=3,5KA LS1-D2531A65 (25) Fusible gi20, 10x38, Pdc=100KA, U=500V 0,5 22 Q : In=30A, Icc=11KA GK1-EK (50A) Fusible am32, 14x51, Pdc=100KA, U=500V 0,5 23 Q : In=22A, Icc=4,5KA LS1-D2531A65 (25) Fusible gf25, 10x38, Pdc=20KA, U=500V 0,5 24 Q : In=44A, GK1-EK (50A) Icc=15KA H. BEN AMMAR 108

15 Fusible am45, 14x51, Pdc=100KA, U=500V 2 2. Fusible général : In=116A, Icc=30KA Fusible am125, taille 00, Pdc=100KA, U=500V 2 3. Choix des contacteurs : K1M : In=20A, LC1D0910E7 (Catégorie AC) ; K2M : In=30A, LC1D3210E7 (Catégorie AC) ; K3M : In=22A, LC1D0910E7 (Catégorie AC) ; K4M : In=44A, LC1D5010E7 (Catégorie AC). 1,5 4. Choix des relais thermiques : F1 : réglable 23-32A ; LR2D3353 ; F2 : réglable 17-25A ; LR2D3322 ; F3 : réglable 37-50A ; LR2D3357 ; Exercice N 3 : 1. Sp =25mm2 Le courant nominal : I n P 66,47 A 3U cos 3 Le courant fictif : L'indice d'intensité : I i = 3 I f I B I n K K Le courant t choisi : I Z = 101 A 66,47 0,75 88,6 A Alors, la section du conducteur choisie est SP=25 mm2 2. Su =25mm2 U adm 380 5% 19V 1,5 H. BEN AMMAR 109

16 Vérifiant au premier lieu avec S p, R 0,9 m / m U K L I R cos X sin 2,65 V, S 22, La chute de tension calculée est inférieure à la chute de tension admissible, on peut dire la section 25mm 2 est le bon choix, alors SU=25 mm2-3 et 3. Scc =25mm2 1,5 S CC I k CC f t p 2 21,42 mm, on prend SCC=25 mm Sp=Su=Scc=25mm2 H. BEN AMMAR 110

17 INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE NABEUL قسم الصیانة الصناعیة DEPARTEMENT DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE 2 ème Semestre 2009/2010 Matière : Electricité Générale Profil : Maintenance Industrielle Niveau - 2 Année Universitaire 2009/2010 H. BEN AMMAR 111

18 INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE NABEUL قسم الصیانة الصناعیة DEPARTEMENT DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE DEVOIR SURVEILLE MATIERE : ELECTRICITE GENERALE CLASSE : MI-22 ENSEIGNANT : H. BEN AMMAR NOMBRE DE PAGES : 4 DATE : 15 MAI 2010 DUREE : 1 HEURE 30 DOCUMENTS : NON AUTORISES BAREME : Questions de Contrôle : 1. Citer les principales fonctions des appareils électriques. 2. Quelles sont les classes des fusibles. Exercice N 1 : Compléter le marquage des bornes et identifier les éléments à partir du premier schéma (document réponse 1). Exercice N 2 : a. Compléter le marquage des bornes dans les schémas 2 et 3. b. La figure suivante présente la vue d'ensemble d'un transporteur, où : S1 S2 : deux boutons poussoirs marche ; S3 et S4 : deux butées de fin de course qui sont fermées au repos ; M : moteur asynchrone à cage H. BEN AMMAR 112

19 Les schémas 2 et 3 du document réponse 2 présentent les circuits de commande et de puissance du transporteur. On vous demande d'expliquer le principe de fonctionnement de ce dernier. Chariot S3 S4 S1 S2 Moteur H. BEN AMMAR 113

20 Document réponse 1 Exercice N 1 : Marquage des bornes et identification des éléments du montage. C3 Lettre Schéma 1 Repère Désignation A W1 Alimentation triphasée B Q1 Fusible sectionneur C S2 Bouton poussoir arrêt D S1 Bouton poussoir marche E KM1 Discontacteur principal F KM2 Contacteur de freinage (alternatif) G T1 Transformateur 400/24 V H V1 Diodes de redressement I J KM3 Contacteur de freinage (continu) K F1 Relais magnéto-thermique L M Moteur asynchrone M 3 ~ Schéma 1 Identification des éléments du montage : Contact auxiliaire du relais magnétothermique Bobine discontacteur principal Bobine contacteur de freinage (continu) Bouton poussoir arrêt Bouton poussoir marche Tableau 1 H. BEN AMMAR 114

21 Document réponse 2 Exercice N 2 : Marquage des bornes et principe de fonctionnement des circuits suivants : L1 Q F S1 K1M S2 K2M S4 S3 K2M K1M N K1M Avant Schéma 2 K2M Retour L1 L2 L3 N Q K1M K2M F M ~ Schéma 3 H. BEN AMMAR 115

22 CORRIGES Questions de Contrôle : 3 1. Les fonctions des appareils électriques : - Interruption /connexion ; - Sectionnement ; - Commande ; - Protection Les classes des fusibles : - gi, gf: pour circuits résistifs ; - gt : plus rapide que gf ; - am : accompagnement moteur ; - UR : ulta rapide. Exercice N 2 : 3 b. À l'état initiale les butées de fin de course (S4) est fermée et (S3) est ouverte; une action sur le bouton poussoir marche (S1) existe la bobine du contacteur principal (K1M), qui provoque le changement d'état des contacts "auxiliaires et principaux" et le moteur se met à tourner dans le premier sens. Lors du relâchement de (S1) la bobine du contacteur (K1M) reste toujours exciter à cause du maintien de son contact auxiliaire. Dès la détection de la fin de course par (S4), la bobine du contacteur principal K1M sera désexcitée et le moteur s'arrêt. Même processus au retour dès l'action sur le bouton poussoir (S2), l'arrêt du moteur s'établi par l'action sur la butée de fin de course (S3). H. BEN AMMAR 116

23 Document réponse 1 Exercice N 1 : Marquage des bornes et identification des éléments du montage. C3 Lettre Schéma 1 Repère Désignation A W1 Alimentation triphasée B Q1 Fusible sectionneur C S2 Bouton poussoir arrêt D S1 Bouton poussoir marche 12 A E K1M Discontacteur principal A A ,5 F K2M Contacteur de freinage (alternatif) A G T1 Transformateur 400/24 V H V1 Diodes de redressement I A1 1 3 J K3M Contacteur de freinage (continu) K F1 Relais magnéto-thermique L M Moteur asynchrone A2 2 4 U V W M 3 ~ Identification des éléments du montage : Schéma 1 Contact auxiliaire du relais magnétothermique = C3 + 1K2 F1 : 95 Bobine discontacteur principal = C3 + 1E4 K2M : A1 Bobine contacteur de freinage (continu) = C3 + 1J9 K3M : A1 Bouton poussoir arrêt = C3 + 1C4 S2 : 11 Bouton poussoir marche = C3 + 1D4 S1 : 13 Tableau 1 2,5 H. BEN AMMAR 117

24 Document réponse 2 Exercice N 2 : Marquage des bornes et principe de fonctionnement des circuits suivants : L1 Q F S1 K1M S2 K2M S4 12 S K2M K1M 22 A1 22 A1 3 N A2 K1M Avant Schéma 2 A2 K2M Retour K1M Q L1 L2 L3 N K2M F L1 Q 2 4 K1M 1 U V W M ~ Schéma 3 H. BEN AMMAR 118

25 INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE NABEUL قسم الصیانة الصناعیة DEPARTEMENT DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE EXAMEN MATIERE : ELECTRICITE GENERALE CLASSE : MI 21, MI-22 ENSEIGNANT : H. BEN AMMAR & S. CHIBANI NOMBRE DE PAGES : 2 + ( 3 ANNEXES ) DATE : 28 JUIN 2010 DUREE : 1 HEURE 30 DOCUMENTS : NON AUTORISES BAREME : Question de contrôle : Citer les paramètres de choix des appareils électriques suivants : a. Contacteur. b. Disjoncteur. c. Sectionneur. d. Fusible. Exercice N 1 : Un transporteur électrique permet le déplacement d'une charge de deux endroits différents. Le système est entraîné par un moteur asynchrone triphasé à cage caractérisé par : Puissance absorbée 22 KW, tension 380 V, fréquence 50 Hz, facteur de puissance Cos = 0,8. 1. Le moteur étant couplé en étoile. Déterminer le courant de ligne absorbé par le moteur. 2. Pour entraîner le moteur asynchrone en deux sens de rotation, on utilise deux contacteurs principaux (KM1 et KM2) tripolaires. La protection de ce moteur est assurée par les dispositifs suivants : Un disjoncteur magnétothermique Q 1. Un Sectionneur porte fusible Q 2. H. BEN AMMAR 119

26 Un relais thermique " F " Faire le schéma du circuit de puissance correspondant Sachant que le courant de court circuit est estimé à 10 KA. Choisir le disjoncteur Q1. (Annexe I) 2.3. En se référant à l annexe II, choisir le sectionneur Q2 ainsi que les fusibles convenables Caractériser les contacteurs KM1 et KM2. On note que le circuit de commande fonctionne sous la tension 220 V, 50 Hz. (Annexe III) 2.5. Choisir le relais thermique F. (Annexe IV) N.B. : Le choix correct doit comporter le type de l appareil, la référence et les principales caractéristiques techniques. Exercice N 2 : Déterminer les caractéristiques des fusibles dans le schéma électrique suivant en tenant compte d une protection sélective. Utiliser l annexe des fusibles. 30KV 380V QG 160A F F1 F2 F11 F12 F21 F22 Eclairage Chauffage Compresseur Broyeur In = 20 A In = 22 A In = 30 A In = 44 A Icc = 3,5 KA Icc = 4,5 KA Icc = 11 KA Icc = 15 KA H. BEN AMMAR 120

27 CORRIGES Questions de contrôle : Paramètres de choix de l'appareillage électrique : a. Contacteur : - Courant d'emploi ; - Tension d'emploi : circuit de puissance ; - Nombre de pôles ; 1,5 - Tension de court-circuit ; - Durée de vie ; - Catégorie d'emploi. b. Disjoncteur : - Tension nominale ; - Courant nominal ; 1,5 - Pouvoir de coupure ; - Nombre de pôles ; - Courant de réglage thermique ; - Courant de réglage magnétique. c. Sectionneur : - Tension nominale ; - Courant nominal ; 1,5 - Nombre de pôles ; - Dimensions des fusibles. d. Fusibles - Tension nominale ; - Courant nominal ; 1,5 - Pouvoir de coupure ; - Classes ; - Dimensions. H. BEN AMMAR 121

28 Exercice N 2 : P P 3UI cos I I 41, 78A, I n 42A 3U cos L1 L2 L3 N K1M Q K2M K1M 2,5 F 1 L1 Q U V W M ~ 2.2. Q1 : Intégral 63 déclencheurs : Pdc=50KA Irth=35A 50A fixé à 42 1,5 U=660V Irm= A fixé à 420A 3 pôles Référence : LB1LD03M Q2: GK1-6k fusible: am50 14x51 2 Pdc=100KA U=500V 3 pôles 2.4. KM1, KM2: référence: LC1D5011M5 2 P=22 KW I=50A 2.5. Relais thermique : référence : LC1D63357A65 Irth=38A 50A fixé à 42 1 Exercice N 3 : H. BEN AMMAR 122

29 F F1 F2 F11 F12 F21 F22 am160 Taille 0 U=500V Pdc=100KA gi50 Taille 14x51 U=500V Pdc=100KA am80 Taille 22x58 U=500V Pdc=100KA gi20 Taille 10x38 U=500V Pdc=100KA gi25 Taille 14x51 U=500V Pdc=100KA gi32 Taille 14x51 U=500V Pdc=100KA am50 Taille 14x51 U=500V Pdc=100KA 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 H. BEN AMMAR 123

30 ANNEXE I : DISJONCTEURS H. BEN AMMAR 124

31 H. BEN AMMAR 125

32 ANNEXE II : SECTIONNEURS PLUS FUSIBLES H. BEN AMMAR 126

33 ANNEXE III : CONTACTEURS H. BEN AMMAR 127

34 ANNEXE IV : RELAIS TRIPOLAIRES DE PROTECTION THERMIQUE H. BEN AMMAR 128

35 ANNEXE S V : CABLES H. BEN AMMAR 129

36 BIBLIOGRAPHIE Auger, A., Schémas d'électricité, Edition de la Capitelle, Bourgeois, R., Cogneil, D., Mémotech électrothecnique, Collection A. Capliez, Edition Casteilla, cinquième édition, Caliez, A., Joffin, G., Lehalle, B., Technologie d'électrotechnique, Collection A. Capliez, Edition Casteilla, Chabloz. A., Technologie des matériaux à l usage des professions de l électricité, Edition Delta & Spes S. A Hubert Largeaud., Le schéma électrique. EYROLLES, troisième édition, H. BEN AMMAR 130