Corrigé HYDROPULSEUR. Le moteur fonctionne-t-il dans sa zone de rendement optimal? CI-7 : Chaîne d'énergie. Centre d'intérêt : Problématique du TP :

Transcription

1 Centre d'intérêt : Problématique du TP : CI-7 : Chaîne d'énergie Le moteur fonctionne-t-il dans sa zone de rendement optimal? HYDROPULSEUR Ressources nécessaires : Un tachymètre Un voltmètre Un ampèremètre Une alimentation stabilisée de 28V Un système hydropulseur didactisé La maquette hydropulseur Nom: Classe : Année Le : 2004/2005 Académie de Strasbourg Lycée Théodore DECK GUEBWILLER Sciences de l'ingénieur TP n : HYDROPULS_3 Durée : 2 heures

2 Page 2 Chaîne d'énergie Le moteur fonctionne-t-il dans sa zone de rendement optimal? Durée : 2 heures Prérequis Connaissances nouvelles Cours sur les moteurs (CI-3) Cours relatif à la gestion de l'énergie (ci-7) Détermination du rendement et des caractéristiques d'un moteur Remarque préliminaire : Il est indispensable de faire les mesures très rapidement lorsque l'hydropulseur fonctionne sans eau. I/ Etude des caractéristiques du moteur I./ Branchez la maquette de mesure sur l'hydropulseur (pompe+moteur) de sorte que la maquette est alimentée sous 28V et que vous puissiez relever la tension aux bornes du moteur et le courant consommé. Faire vérifier le montage par le professeur. I.2/ Remplir le réservoir d'eau et relever pour une dizaine de valeurs, la tension du moteur, le courant absorbé et la vitesse de rotation (attention vous relevez la vitesse d'une roue du réducteur et non du moteur. Il faudra par la suite appliquer le coefficient de réduction pour trouver la vitesse moteur) I.3/ Faire de même lorsque le réservoir est vide. I.4/ A partir des résultats de mesure rotor bloqué, calculer la résistance interne du moteur. Justifiez votre calcul. R=4,6Ω I.5/ Lancer le tableur et dans deux feuilles de calcul différentes, saisir les résultats des mesures. I.6/ Dans chacun des tableaux, calculez pour chaque mesure, la vitesse de rotation du moteur en rd/s, la force électromotrice E le coefficient k. I.7/ Que peut-on dire de la valeur de k. Quelle valeur faut-il retenir pour les calculs? I.8/ Calculez à présent, pour chaque mesure, la valeur du couple, la puissance utile, la puissance absorbée et le rendement. I.9/ Tracer avec le tableur les courbes de couple et de rendement II/ Etude des pertes II./ En observant la courbe du dossier ressource, justifier l'allure de la courbe de rendement à vide. II.2/ Déduire des données les pertes constantes lorsque le moteur tourne à 800tr/mn,4W II.3/ Comparer les rendements lorsque le réservoir contient de l'eau ou non. Justifiez Lorsque le couple résistant augmente, le rendement baisse(pertes joules et frottements augmentent II.4/ A tension maximale, quel est le surplus de puissance utile et absorbé nécessaire en situation de pompage d'eau et sans pompage d'eau. Pu=,6W Pabs=2.39W II.5/ Après examen des courbes de rendement, déterminez la vitesse de rotation optimale pour cet hydropulseur Le rendement est quasi constant avec une légère amélioration à 66rd/s II.6/ En guise de synthèse répondre à la question posée par la problématique Avec un rendement supérieur à 70% on peut dire que le moteur fonctionne dans la bonne zone

3 Page 3 Dossier pédagogique DOCUMENT RESSOURCE N Mesures rotor bloqué Umoteur=2V Iabs=2,6A Mesures à vides Unominal = 2V N=000tr/mn Iabs=50mA η=92% Diagramme FAST Fs : Contrôler l energie électrique du moteur 92,5 92,0 9,5 9,0 90,5 90,0 89,5 89,0 88,5 88,0 W(rd/s) FT : Générer un signal MLI Courbe de rendement Ft : Générer un signal astable Ft2 : Fournir une tension de référence Ft3 : Comparaison Rendement(%) Amplificateur opérationnel Diode zener, Potentiomètre Amplificateur opérationnel Ft4 : Mesurer le courant circulant dans le moteur Résistance Ft2 : adapter en puissance Transistor Fs2 : Convertir l énergie électrique en énergie Moteur à courant continu

4 FICHE DESCRIPTIVE DU TP N HYDROPULS_3 CENTRE D'INTERET : Chaîne d'énergie Filière : S, Sciences de l'ingénieur Problématique du TP : Le moteur fonctionne-t-il dans sa zone de rendement optimal? Niveau : TS-SI Concepteurs du TP : BRAUN Lycée : Lycée Théodore DECK GUEBWILLER Type d'activités mis en oeuvre par le TP Approche système Mise en oeuvre du système Analyse fonctionnelle et structurelle Vérification des performances Etude des solutions techniques DONNÉES PÉDAGOGIQUES Objectif(s) pédagogique(s) intermédiaire(s) visé(s) : Déterminer les caractéristiques d'un moteur Analyser ces caractéristiques Objectifs visés en termes -d'apprentissage : -d'évaluation : O Compétence(s) terminale(s) issue(s) du programme officiel : Connaissance(s) associée(s) : -déterminer les grandeurs énergétiques des éléments fonctionnelsde la chaîne d'énergie Caractéristique couple-vitesse Point de fonctionnement Nombre d'étapes pour acquérir la compétence: Niveau d'acquisition des connaissances associées: Pré requis Conditions de réalisation Savoir Savoir-faire Moteur à courant continu Gestion des énergies Utilisation du matériel de mesure Durée du TP 2 heures Nombre d'élèves : 2 gr Degré d'autonomie Durée de préparation préalable Durée de la synthèse Critères et modalités d évaluation liés aux objectifs pédagogiques : Support utilisé (système ou sous-système) Formatif Autonome avec aide prof heure DONNÉES TECHNIQUES Documents du dossier technique à utiliser : Résultats de mesure Environnement matériel et logiciel nécessaire : Tachymètre Deux multimètres et une alimentation Maquette

5 Page 5

6 Page 6

7 Page 7