علوم المهندس. Eléments de corrigé. 1- Enoncer le besoin en complétant le diagramme «Bête à cornes». 1 pt. et de pesage de sable

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1 1 8 علوم المهندس شعبة العلوم والتكنولوجيات: مسلك العلوم والتكنولوجيات الكهرباي ية س 4 DREP Enoncer le besoin en complétant le diagramme «Bête à cornes». 1 pt A qui le système rend-il service?. L entreprise 0.25 pt Sur quoi le système agit-il? Le sable 0.25 pt Système de manutention et de pesage de sable Dans quel but le système existe-t-il? Transporter et peser du sable 0.5 pt 2- Compléter le diagramme des interactions «Pieuvre» en précisant la fonction principale et les fonctions de contraintes. 2 pts Entreprise FP Sable Energies électrique et hydraulique FC1 Système de manutention et de pesage de sable FC2 FC3 FC4 Normes en vigueur Sécurité Maintenance. 4 x 0.5 pt

2 2 DREP Compléter le diagramme FAST descriptif partiel en se référant à la description et au fonctionnement du système 3 pts 6 x 0.5 pt Fonction de service Fonctions techniques Solutions constructives Monter/Descendre la benne Moteur Asynchrone triphasé Assurer le remplissage en sable Déplacer le transporteur Libérer ou Freiner la charge Moteur Asynchrone triphasé Frein électromagnétique Détecter les positions de la benne Capteurs de position Transporter et peser le sable Peser le sable Dispositif de pesage Traiter l information Microcontrôleur Ouvrir / Fermer la trappe Vérin double effet V2 Evacuer le sable Tapis rourant Assurer la motorisation du tapis roulant Moteur Asynchrone triphasé

3 3 DREP 03 Tâche 1 : caractéristiques du système de levage Calculer en tr/min la vitesse de rotation N r à la sortie du réducteur ; 2 pts k= N r /N m N r = N m. k N r = /100 N r = 14,4 tr/min Expression littérale / 1.5 pt 1.2- Déterminer la vitesse linéaire de montée de la charge V c en m/s ; 3 pts V c = ω r.d/2 = πn r.d/60 = π.14,4.0,6/60 V c 0,45 m/s Expression littérale / 2.5 pts 1.3- Calculer le couple C r à la sortie du réducteur. 3 pts η r = P r /P m = C r. ω r /C m ω m =C r. k/c m C r = η r.c m /k = 0,8.10/(1/100) C r = 800 N.m Expression littérale / 2.5 pts Tâche 2 : Etude du frein du moteur ; 2.1- Compléter le tableau suivant en se référant au dessin d ensemble partiel. 2 pts Repère désignation Fonction 7 Ressort de compression Assurer l effort presseur du frein 8 Electro-aimant 0.5 pt pour chaque case Attirer l armature 10 et libérer la rotation de l arbre moteur pendant le fonctionnement 2.2- Déterminer l effort presseur minimal Fp mini que doit développer le frein ; 3 pts C m = F pmin.f.n.r moy F pmin = C m /(f.n.r moy ) = 10/(0,25.2.((115+80)10-3 /2) F pmin = 205 N Expression littérale / 2.5 pts

4 4 DREP 04 Tâche 3 : 3.2- Sur le schéma Compléter les liaisons nécessaires. 3 pts 1 pt pour chaque liaison Compléter la liaison encastrement du ventilateur 6 avec l arbre 1 ; 4 pts 2.5 pts pour la clavette. 1.5 Pt pour l anneau élastique.

5 5 DREP 05 E GRAFCET du point de vue partie commande (à compléter): 6 pts 1 6 x 1 pt Dcy.C 1.C 3.C 5.C 8. I 0 2 KMg C 2 3 KMd C 4 4 YV 1 + C 6 5 KMm C 3 6 KMdr C 1 7 KMd C 4 8 YV 1 - C 5 10 KMm C 3.I 1 C3.I YV 2-13 KMtr C 7.I 0 I 0 11 YV T=30 s KMtr C 8 t/14/30 s ( ou 30s/X 14 ) = 1

6 6 DREP Exprimer V a en fonction de V cc, R 0 et R 1 ; 1 pt. V = V R + R Montrer que V = V. R. 1 pt On remplace R 0 par(r - R) et R 1 par(r + R), on en déduit que V = V Sachant que V = V, montrer que sous l action d une masse m du sable : U = 1.5 pt U ab = V a V b = V. V = V = Exprimer alors la tension U ab en fonction de m ; on donne Vcc = 5 V. 2 pts On trouve que : U ab = 10-3.m a- En déduire alors l expression de la tension V s en fonction de U ab et des éléments du montage ; mettre cette expression sous la forme V s = K.U ab. 3.5 pts Vs =. х U ab ; V s = K.U ab donc K =. 2 pts b- En déduire V S (en volt) en fonction de m (en Kg). 1 pt V s = K.U ab =. U ab = m pt 2.6- Quelle est la valeur du rapport pour avoir V S = 5 V correspondant à m = 250 Kg? 1 pt =10 3 =. 103 = 4.

7 7 DREP Quelle est la nature de l entrée RA2? 1 pt RA2 est une entrée analogique Donner, en Hexadécimal, les valeurs numériques de N correspondantes à m 0 et à m 1. 2 pts N(m 0 ) = 000 Hex ; N(m 1 ) = 3FF Hex 22x1 x 1 pt 3.3- Compléter le programme partiel qui correspond à l organigramme d une séquence de GRAFCET. 8 pts Etiquette Mnémonique Commentaire (configuration du PIC 16F877) STATUS,RP1 STATUS,RP0 ; Choisir bank1 1 pt pour chaque ligne de programme MOVLW MOVWF CLRF CLRF MOVLW COMF MOVWF H 04 TRISA TRISB TRISB,7 TRISC H FF TRISC,F ; RA0 et RA1 en sortie ; RA2 en entrée ; RB6..RB0 en sortie ; RB7 en entrée ; PORTC en entrée STATUS,RP0 ; Choisir bank0 Autres instructions Reprise Autres instructions PORTB,1 Autres instructions ; Déplacer le transporteur ; à benne à gauche Loop1 Autres instructions BTFSS PORTC,3 GOTO Loop1 MOVLW H 20 MOVWF PORTB ; Si la benne est en position basse ; alors ; Ouvrir la benne Loop2 Loop3 BTFSS GOTO BTFSS GOTO CALL MOVLW SUBWF BTFSS GOTO PORTC,4 Loop2 PORTB,2 PORTB,5 PORTC,2 Loop3 CONV_m D 250 CASE_m,W STATUS,Z Reprise PORTB,4 PORTA,0 PORTA,1 PORTB,2 ; Si la benne est ouverte ; alors ; Monter la benne ; Si la benne est en position haute ; alors ; Appel de CONV_m ;W=CASE_m 250 ; Si la masse m 1 est atteinte ; alors ; Suite

8 8 DREP Calculer les puissances active P t, réactive Q t et apparente S t de l installation. 6 pts P t = P 1 +P 2 =26+8 = 34 kw ; Q t = 3 (P 1 P 2 ) = 3 (26-8) 31,17 KVAR ; 3 x 2 pts S t = (P 2 t + Q 2 t ) 46,12 KVA Déduire le facteur de puissance cos φ de l installation. 2 pts Expression littérale / 1.5 pt cos φ = Pt/St = 34/46,12 0, Déterminer la valeur de la capacité C (en µf) de chacun des trois condensateurs, à brancher en triangle à l entrée de cette installation, pour relever le facteur de puissance cos φ à cos φ = 0,6. 3 pts C = Pt( tan φ - tan φ )/(3U²ω) 141µF. Expression littérale / 2.5 pts 2.1- Au démarrage, on souhaite réduire le rapport de couple à M D /M N = 1,2 : a- Calculer le coefficient K sachant que M D =K 2.M D. 2 pts K² = M D /M D = 1,2.M N /2. M N = 0,6 ; K 0,77. b- Calculer la puissance absorbée nominale P an du moteur ; en déduire le courant nominal I N ; 3 pts P an = P N / η 2,72 kw Expression littérale / 1.5 pt Expression littérale / 1 pt - Application numérique / 0.5 pt I N = P an / ( 3 U cos φ) 4,85 A Expression littérale / 1 pt - Application numérique / 0.5 pt c- Sachant que K=U D /U = I D /I D, calculer alors la tension U D et le courant I D. 2 pts U D = K.U = 0,77x V. I D = K.I D = K.5,.I N ; I D 22 A Au démarrage, le couple résistant de la charge est M R = 17 Nm. Le moteur peut il démarrer? Justifier votre réponse. 3 pts M D = 1,2.M N = K 2.M D 17,64 N.m. Expression littérale /0.75 pt - Application numérique / 0.25 pt Expression littérale /0.75 pt - Application numérique / 0.25 pt Expression littérale / 1 pt - Application numérique / 0.5 pt Le démarrage est possible, car M D > M R. Expression littérale / 1 pt - Application numérique / 0.5 pt

9 DREP Compléter le schéma du circuit de puissance du moteur M 1 illustrant les deux sens de marche et le démarrage par élimination de résistances statoriques en deux temps. 5 pts Inversion du sens de rotation / 3 pts ; Elimination des résistances / 2 pts Le démarrage par élimination de résistances statoriques s effectue en deux temps : 1 er temps : Alimenter le stator sous une tension réduite par insertion d une résistance dans chaque phase. 2 ème temps : Alimenter le stator par la pleine tension du réseau en courtcircuitant les résistances. 3xR KM 1 : Contacteur du sens 1 ; KM 2 : Contacteur du sens 2 ; KM 3 : Contacteur du court-circuit des résistances.