Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail

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1 OFPPT Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail Direction Recherche et Ingénierie de la Formation Examen de Fin de Formation, Session juin 2007 Filière : Electromécanique des systèmes automatisés Niveau :TS Durée : 04 heures Epreuve théorique Barème : / a) Quel est le rôle d un limiteur de couple? b) Quelle est la différence entre un embrayage et un frein? Barème c) Quelle est la différence entre un réducteur et un variateur de vitesse? d) Dans une boite d engrenage, quels sont les éléments qui permettent de changer la vitesse? e) Tracer le schéma d une boite de vitesse avec un arbre de sortie animé de trois vitesses différentes? 2. Elaborer la séquence du compteur synchrone suivante: a) Donner la table de vérité. b) Donner les équations des entrées J et K c) Donner le logigramme de cette séquence. 3. Déterminer les équations des entrées J et K des bascules de la figure suivante : / 2 1 / 7

2 Clk H Q A Q B Q C Q D 1 C A C B C C C D 4. Un nombre binaire est représenté sous la forme ABC. On veut tester son imparité sous les conditions suivantes : le résultat du test vaut «1» si le nombre des «1» dans le série ABC est impair, et vaut «0» si le nombre des «1» est pair. a) Donner l équation de la sortie. b) Réaliser le logigramme avec 2 portes logiques. N.B. : pour ABC = 000 ; S vaut 0 5. Une porte d immeuble doit s ouvrir selon les impératifs suivants : Pendant le jour : En appuyant sur le bouton poussoir «I» ou «E», la sonnerie retentit, la porte s ouvre (P = 1). Pendant la nuit : En appuyant sur «I», les mêmes actions se produisent. En appuyant sur «E», la sonnerie retentit et la porte ne s ouvre que lorsque le gardien appuie sur la commande «C». Légende : I = bouton intérieur; E = bouton extérieur; J = jour; P = porte; S = sonnerie; C = commande. a) Trouver l équation du système. b) Simplifier l équation. c) Tracer le schéma logique du système. 6. Pour le Grafcet donné : a) Ecrire toutes les équations des étapes de la séquence ci-dessus; b) Donner son schéma électrique. / 3 / 3 2 / 7

3 0 t0 1 Action A t1 t4 2 Action B 4 Action D t2 t5 3 Action C 5 Action E t3 t6 6 Action F t7 7. Un moteur d induction possédant 6 pôles est alimenté par une source triphasée de 50 Hz. Calculer la fréquence du courant dans le rotor dans les conditions suivantes : a) Rotor bloqué ; b) Rotor tournant à 500 tr/min dans le même sens que le champ tournant ; c) Rotor tournant à 500 tr/min dans le sens inverse du champ tournant ; d) Rotor tournant à 2000 tr/min dans le même sens que le champ tournant ; e) Que signifie un glissement négatif? 8. On alimente l induit d un moteur à courant continu, à aimant permanent, sous une tension (48V) obtenue à partir d un dispositif constitué d'un transformateur et un pont redresseur (schéma ci-dessous). 3 / 7

4 I u1 u 2 U M Ce moteur, à aimant permanent, fonctionne à flux constant. Son induit, de résistance R = 0,4 Ω, est alimenté sous une tension U c = 48 V. A) Etude du moteur Lors d'un essai à vide du moteur on obtient pour l induit les valeurs suivantes: Uc = 48 V; I v = 1,8 A; n v = 1850 tr.min -1. a) On donne la valeur des pertes collectives p c = 85 W. Déduire le moment T p du couple de pertes (on supposera le moment de ce couple de pertes constant pour la suite de l exercice. b) Placer le point V (fréquence de rotation à vide, moment du couple utile à vide) correspondant à cet essai à vide,sur la graphique de la figure1 donné en annexe. Un essai en charge donne les valeurs nominales suivantes: U c = 48 V; I = 15 A. c) Calculer la f.é.m. induite E, d) Calculer la fréquence de rotation n, e) Calculer le moment T du couple électromagnétique, f) Calculer le moment T u du couple utile, g) Placer le point N (fréquence de rotation nominale, le moment du couple utile nominal) correspondant à ce régime nominal sur la graphique de la figure1 donné en annexe. Le moteur entraîne une charge mécanique dont la caractéristique T r = f(n) du moment du couple résistant en fonction de la fréquence de rotation est donnée en annexe. h) Déterminer graphiquement les coordonnées du point de fonctionnement du groupe composé de ce moteur, alimenté sous 48 V, et de cette charge mécanique entraînée. 4 / 7

5 B) Etude du pont redresseur. On place un pont de diodes entre la sortie du secondaire du transformateur et l'induit du moteur à courant continu. La valeur efficace de la tension sinusoïdale à l'entrée du pont est U = 53,5 V. i) Quel est le rôle de ce montage? j) Quel élément peut-on utiliser pour lisser le courant dans l'induit du moteur? Doit-on le brancher en série ou en parallèle avec l'induit? k) Représenter, sur la figure 2 de l annexe, l'allure de la tension u C (t) en précisant les unités et les échelles utilisées. l) Calculer la valeur moyenne <u c > de la tension u C (t) sachant que <u c > = 2 π U ; (U est la valeur maximale de la tension sinusoïdale à l'entrée du pont.) 9. Un convoyeur est entraîné par une roue de diamètre de 200 mm tournant à 5 Tr/ mn à quelle vitesse, en m /mn, les boîtes avancent-elles sur le convoyeur? 10. Les caractéristiques de l ensemble formé d un pignon et la crémaillère sont : Pignon (1) : Z 1 = 38 dents ; Module: m =2,5 ; Crémaillère (2): Z 2 = 15 dents.calculer: a) Le diamètre primitif: d1 b) La hauteur de la dent: h c) Le pas au primitif: p d) La longueur de la crémaillère: L 5 / 7

6 11. La Figure suivante représente le schéma de principe d une commande de vitesse de moteur. Identifier les éléments suivants: a) L élément primaire de mesure ; b) L élément final de commande : c) La variable manipulée : d) La variable commandée : A+ Moteur CC Charges Régulateur Variateur de vitesse A- Convoyeur Tachymètre 12. La figure ci-dessus est la représentation par la norme ISA d'un procédé de température en boucle ouverte, la puissance de la résistance chauffante est commandée par une carte de puissance dont l'entrée est 4-20 ma - Donner la représentation du même procédé s'il était en boucle fermée contrôlé par un régulateur de sortie 4-20 ma, / 2 FOUR RTD TE B TT B TY source 4-20 ma 13. Le niveau d un bassin d eau est régulée en boucle fermée en agissant sur la vanne de modulation du débit d eau qui remplit le bassin. Dessiner le schéma du système en respectant la norme ISA. Ajouter une boucle secondaire constituant une régulation en cascade avec la boucle existante et qui tient compte du «vrai» débit d eau qui entre dans le bassin..5 6 / 7

7 Annexe 5 T en N.m 4 T U 3 T r n en tr/min Figure ,00 3,14 6,28 9,42 12,57-6 Figure 2 7 / 7