BEP Électrotechnique, Énergie, Équipements Communicants CERTIFICATION INTERMEDIAIRE Consignes obligatoire : RENDRE LA TOTALITÉ DU SUJET NE PAS DÉGRAFER LES DIFFÉRENTS DOSSIERS. Les réponses sont à rédiger sur le dossier sujet. Remarques importantes : Les parties ( A, B, C ) sont indépendantes et peuvent être traitées dans un ordre quelconque. Il sera tenu compte de la qualité de la rédaction et de la clarté des raisonnements. Matériel autorisé : L usage de la calculatrice est autorisée. EPREUVE EP1 DOSSIER SUJET BEP Métiers de l électrotechnique EP1 Station de pompage Page 1 / 14
PAGE DOSSIER SUJET QUESTION BARÈME 1 Présentation 2 SOMMAIRE et BARÈME DE NOTATION 3 Mise en situation - Problématique 4 Partie A : Décoder les différents, plans, schémas électriques et descriptifs, afin de préparer la réalisation 1/ Etudes des entrées automate A1 / 8 5 6 7 2/ Etudes des sorties automate A2 / 7 3/ Etudes du fonctionnement de la station de pompage A3 Grafcet des spécifications technologiques A3 / 5 4/ Etude du couplage du moteur de la pompe 1 A4 Etude du couplage du moteur de la pompe 1 A4 / 5 5/ Etude du disjoncteur de protection des moteurs A5 / 9 / 38 8 6/ Indice de protection des moteurs A6 / 4 9 10 Partie B : Etablir la nomenclature du matériel, et des divers appareillages. B1 1/ Choix et devis de matériel. B1 / 25 2/ Choix d un détecteur. B2 /4 Dimensionnement du détecteur B2 /2 Partie C : Etablir un croquis coté, en vue d une amélioration du système 11 Dessin côté C / 10 C /31 / 10 12 Partie D : Vérifier, par la résolution d applications numériques, les calibres ou les valeurs de réglages des protections électriques et les D dimensionnements des câbles, et des conducteurs et des conduits 1/ Etude du transformateur T1 D1 / 2 Calibre du disjoncteur de protection du transformateur D1 / 3 2/ réglages des disjoncteurs de protection des moteurs des pompes D2 / 4 D2 / 4 /21 13-14 3/ Dimensionnement de la goulotte D3 / 8 TOTAL /100 TOTAL / 20 BEP Métiers de l électrotechnique EP1 Station de pompage Page 2 / 14
- MISE EN SITUATION - PROBLEMATIQUE - Dans le but d alimenter en eau potable les communes qui surplombent l usine de traitement de l eau de Rauzan, la ville s est équipée d un château d eau. L eau remonte vers les réservoirs grâce à des pompes entraînées par des moteurs électriques asynchrones triphasé ou monophasé. La partie étudiée dans ce dossier concerne le pompage (système «AQUATIC»), du réservoir vers le château d'eau. Le réservoir de 80 000 litres est remplacé par un réservoir de 40 litres. Le château d'eau est représenté par une cuve munie de trois détecteurs de niveaux de type inductif. SYNOPTIQUE DU COMPLEXE DE PRODUCTION D EAU POTABLE DE RAUZAN Dordogne TRAITEMENT Transfert par pompage Transfert gravitaire BEP Métiers de l électrotechnique EP1 Station de pompage Page 3 / 14
PARTIE A Décoder les différents, plans, schémas électriques et descriptifs, afin de préparer la réalisation L installation est géré par un automate programmable de type Zélio comme indiqué sur les différents schémas et Grafcets se trouvant dans le dossier technique. Rappel : Adressage des entrées et sorties de l automate Zélio. Une sortie automate est repérée Q1, Q2,. et une entrée I1, I2,.. 1. Etude des entrées. On vous demande de compléter le tableau suivant : /8 Organes de commande et de protection Repère de l entrée automate Fonction de l élément Contact disjoncteur (Q2) I1 Contact disjoncteur (Q3) I2 Bouton poussoir, départ cycle en auto. (Sdcy) I9 Indique le déclenchement du disjoncteur protégeant le moteur 1 Indique le déclenchement du disjoncteur protégeant le moteur 2 Bouton poussoir permettant de démarrer le cycle automatique Bouton poussoir, Arrêt en cycle auto. (Sa) Commutateur Marche manuelle (manu) ou automatique (auto) (Sc) Bouton poussoir Pompe 1 en manuel (Sp1) Bouton poussoir Pompe 2 en manuel (Sp2) Détecteur niveau haut (SHaut) Détecteur niveau référence (SRéf.) I3 I4 I7 I8 I6 I5 Bouton poussoir permettant de stopper le cycle automatique Permet de sélectionner la marche manuelle ou automatique Permet de faire fonctionner la pompe 1 en marche manuelle Permet de faire fonctionner la pompe 2 en marche manuelle Indique le niveau haut de l eau dans le réservoir Indique le niveau inférieur (mini) de l eau dans le réservoir BEP Métiers de l électrotechnique EP1 Station de pompage Page 4 / 14
2. Etude des sorties. On vous demande de compléter le tableau du document réponse N 2 Document réponse N 2 /7 Pré-actionneurs et élément de signalisation Repère de la sortie automate Fonction de l élément Contacteur KM1 Contacteur KM2 Voyant fonction. Pompe 1 H1 Voyant fonction. Pompe 2 H2 Q1 Q2 Q4 Q3 Commander ou stopper l alimentation élect. du moteur 1 Commander ou stopper l alimentation élect. du moteur 2 Signale le fonctionnement de la pompe 1 Signale le fonctionnement de la pompe 2 3. Etude du fonctionnement de la station de pompage en mode Manuel Grafcet fonctionnel correspondant. 20 Fonctionnement manuel demandé BP Pompe1 BP Pompe2 21 Fonct. Pompe1 Fonct. Pompe2 Fonctionnement automatique demandé BEP Métiers de l électrotechnique EP1 Station de pompage Page 5 / 14
Travail demandé : A partir du Grafcet fonctionnel ci-dessus, établissez le Grafcet technologique correspondant, en remplaçant les différents éléments par leurs repères automate. /5 1 point /réponse 20 _ Sc Sp1 Sp2 21 KM1 KM2 Sc 4. Etude du couplage du moteur de la pompe 1. Pompe 1 Pompe 2 LEROY SOMMER ANGOULEME France LEROY SOMMER ANGOULEME France Type MIH2 4T INDUST. Type MIH2 4M INDUST. 3 Ph 50Hz η= 0,8 690w 230V 2,1A Cl. F cosφ = 0,75 Y 400V 1,2A IP 55 H Max 39,5m Q max 4,5 m 3 /h 1 Ph 50Hz 690w 230V 2,9A Cl. F cosφ = 0,75 η= 0,8 IP 55 H Max 39,5m Q max 4,5 m 3 /h BEP Métiers de l électrotechnique EP1 Station de pompage Page 6 / 14
Travail demandé : Représentez la plaque à bornes du moteur de la pompe 1, en dessinant les enroulements avec leurs repérages, les barrettes de couplage, et précisez le couplage à effectuer sachant que le réseau est un réseau 230V/400V XPE XP5 XP6 XP7 /5 Couplage : 1pt enroulement : 1pt repère : 1pt Alim : 1pt Couplage réalisé : ETOILE 5. Un disjoncteur est constitué de plusieurs parties jouant un rôle bien particulier dans la protection des moteurs. Travail demandé : Sur le symbole ci-dessous, préciser le nom et la fonction des parties fléchées. /9 Nom : Contact ou pôle du disjoncteur Nom : Fonction : Permet d établir ou interrompre un courant. Fonction : Elément thermique (bilame) Nom : Elément magnétique (bobine) Permet de déceler les courants de surcharges faibles et longues. Fonction : Permet de déceler les courants de court-circuit. BEP Métiers de l électrotechnique EP1 Station de pompage Page 7 / 14
6. Sur la plaque signalétique des moteurs des pompes on trouve les indications IP55. Travail demandé : Donner la signification de IP 55 dans le tableau ci-dessous. /2 I Indice 0,5 P de protection 0,5 5 5 -Indice de protection contre les corps solides -Protection contre les poussières 0,5 -Indice de protection contre les liquides. -Protection contre les jets d eau à la lance de toutes les directions. 0,5 -Donner la puissance utile de la pompe 1 : 690W -Donner la puissance utile de la pompe 2 : 690W -Calculez la puissance absorbée par le moteur Pa de la pompe 1 : /1 Pa = Pu/η = 690 / 0,8 = 862,5W -Calcul de la puissance absorbée par le moteur Pa de la pompe 2 : /1 Pa = Pu/η = 690 / 0,8 = 862,5W BEP Métiers de l électrotechnique EP1 Station de pompage Page 8 / 14
Partie B : Etablir la nomenclature du matériel, et des divers appareillages. Travail demandé : Choix et devis de matériel /25 1. À l aide des documents ressources, établissez la liste du matériel (fournisseur SCHNEIDER) concernant le sectionneur, les contacteurs, et les disjoncteurs. Le circuit de commande sera alimenté sous 24V 50Hz. On choisira pour les disjoncteurs moteurs, une commande de type par bouton poussoir et le mode de raccordement sera par vis. Repère Nom de l appareil Référence Quantité Prix unitaire HT en Prix total HT en Q1 Sectionneur tétrapolaire porte fusibles LS1 D32 LA8 D324 1 28,50 28,50 Q2 Disjoncteur moteur magnétothermique GV2 ME07 1 56,70 56,70 Q3 Disjoncteur moteur magnétothermique GV2 ME07 1 56,70 56,70 KM1 Contacteur LC1 D09 B7 1 33,70 33,70 0,5pt KM2 Contacteur LC1 D09 B7 1 33,70 33,70 TOTAL HT en 209,3 TVA 19,6% TOTAL TTC en 250,32 2. Le détecteur Haut assure à lui seul, l indication que le réservoir est plein. En cas de défaillance de ce détecteur, la sécurité n est plus assurée. Il a été décidé de placer un deuxième détecteur qui contrôlera lui aussi le niveau Haut. Données techniques à respecter : a. Le capteur sera alimenté en 24 V alternatif, contact NC. b. Le diamètre de son support est de 20mm. c. Le raccordement se fera par câble et il devra être non noyable. d. Une bille métallique permettra de détecter le niveau de l eau. /4 Travail demandé : A partir des données et des schémas, donner le type et la référence du détecteur. Type de détecteur Les dimensions Référence Détecteur de proximité inductif /1 Ø=18mm, a=60mm b=44mm /1 XS 2M18M B250 /2 BEP Métiers de l électrotechnique EP1 Station de pompage Page 9 / 14
Précisez les dimensions du capteur (écrire dans le tableau ci-dessus). Partie C : Etablir un croquis coté, en vue d une amélioration du système. Travail demandé : Sur le format A4 page suivante. Réaliser un croquis en perspective coté, d une équerre de fixation pour le capteur haut redondant, afin de pouvoir la donner à réaliser à l atelier. Pour cela, nous disposons de tôles d aluminium de 2 mm d épaisseur. L équerre devra prendre appui sur la glissière et contre la surface du bord de la tôle. L équerre est maintenue en place par 2 vis CS M4-10 vissées dans l écrou. Le capteur sera positionné dans un alésage de Ø20 dont l entraxe sera situé à 18 mm de la glissière. L équerre devra être suffisamment grande pour protéger l arrière du capteur. Prévoir des chanfreins sur l équerre pour éviter de se blesser. BEP Métiers de l électrotechnique EP1 Station de pompage Page 10 / 14
Rappel : L équerre est dessinée avec les 2 perçages et le 20 /6 La pièce devra être cotée (0.5 par cote) /3 et les chanfreins représentés /1 BEP Métiers de l électrotechnique EP1 Station de pompage Page 11 / 14
Partie D : Vérifier, par la résolution d applications numériques, les calibres ou les valeurs de réglages des protections électriques et les dimensionnements des câbles, et des conducteurs et des conduits. 1. Etude du transformateur T1. Précisez la valeur de la tension se trouvant entre les bornes : /2 1 et 2 du primaire du transformateur 400V 3 et 4 du secondaire du transformateur 24V Déterminer le calibre du disjoncteur Q4 protégeant le circuit de commande, sachant que le transformateur possède une puissance de 100VA. /3 Formule Application numérique Résultat I= S/U I= 100 / 24 4,2A 2. Réglage des disjoncteurs assurant la protection des moteurs des pompes. Travail demandé : /8 En vous aidant des indications portées sur la plaque signalétique des moteurs, complétez les tableaux suivants : L'intensité absorbée par la pompe 1. 1,2 A Rappeler la référence de l'appareil assurant la protection du moteur de la pompe. Disjoncteur moteur GV2 ME07 Donner la plage de réglage du dispositif thermique. 1,6 à 2,5A Précisez la valeur à laquelle il devra être réglé. 1,6A L'intensité absorbée par la pompe 2. Rappeler la référence de l'appareil assurant la protection du moteur de la pompe. 2,1A Disjoncteur moteur GV2 ME07 3. Donner la plage de réglage du dispositif thermique. 1,6 à 2,5A Précisez la valeur à laquelle il devra être réglé. 2,1 A BEP Métiers de l électrotechnique EP1 Station de pompage Page 12 / 14
4. Dimensionnement de la goulotte. En vous aidant du plan d implantation de la platine de l armoire et de l abaque page suivante, Travail demandé : On vous demande, de calculer la section utile de la goulotte, de donner sa référence et ses dimensions. Données : Nous souhaitons pouvoir passer dans une goulotte au maximum 75 conducteurs de 0.75 mm² et 30 conducteurs de 1.5 mm². On souhaite se garder en plus une réserve de 33%. a. Déterminer : La section totale pour les conducteurs S = 0.75 mm² : 600 mm² /0.5 La section totale pour les conducteurs S = 1.5 mm² : 600 mm² /0.5 Soit pour l ensemble S totale = 1200 mm² /0.5 Si on ajoute la réserve (total + 33% du total), cela nous donne une section maxi de 1596 mm² /0.5 La goulotte à retenir sera la référence 362 11 60x40 /1.5 b. Combien de goulottes horizontales et verticales avez-vous besoin pour réaliser cette implantation? /2.5 Horizontale : 4 Verticale : 1 Remarque : On prendra comme échelle, par rapport au plan d implantation : 1cm 3cm Donner leurs longueurs : Horizontale : (16,5 + 15,5 + 13,5 + 14,5) x 3 = 180 cm /0.5 Verticale : 18,5 x 3 = 55,5 cm /0.5 Combien de goulottes entières vous faudra t il pour réalisez cette opération? Calcul: 180 + 55,5 = 235,5 cm. Il faudra 2 longueurs de 2m. /1 Exemple : Soit 150 conducteurs de 0,75 mm 2 - section 1 230 mm² et 120 conducteurs de 1,5 mm² - section 1 700 mm² Soit un total de 2 930 mm² La goulotte à retenir sera la réf. 362 12-60 x 60 d une capacité de 3 115 mm² BEP Métiers de l électrotechnique EP1 Station de pompage Page 13 / 14
BEP Métiers de l électrotechnique EP1 Station de pompage Page 14 / 14