Poulie η poul = 90 % H 400 V Pum =? ωm =? Nm =? A dét i h =? m t =? s Pt =? W Réducteur mécanique m = 250 kg F?? m V =? m/s A dét i O Moteur Réducteur Treuil Mise en situation η red = 85 % Rap.red = 1 / 78,6 η tr = 80 % D = 217 mm Le système de levage présent dans l atelier est une réduction à l échelle des dispositifs industriels réels tels que : les palans, monte charges et grues de levage utilisés dans de nombreuses applications industrielles. Certains des organes constituants le système de levage sont différents de ceux présent L.P. Valmy 92 Colombes S3 : Installations et Équipements Page 1 sur 11
sur le système réel, tandis que d autres sont identiques, comme le limiteur de survitesse réglé à 110 % de la vitesses nominale. PREPARATION 1- Compléter le document ci-dessous en indiquant la nature de l énergie ( électrique ou mécanique ) aux déférents endroits de la chaîne énergétique du système de levage. Chaine directe de la circulation d énergie Energie Energie Energie Réseau Convetisseur D énergie Treuil Charge Chaine inverse de la circulation d énergie 2 Etude de la chaine inverse de la circulation d énergie (reférez vous au document 1): 2.1 - en descente le moteur est.... par la charge dans le sens inverse du champ tournant. Le moteur fonctionne en.. ( freinage hypersynchrone ). 2.2 Donner les caractéristiques électromécaniques du moteur du système de levage. Puissance nominale :. Vitesse de rotation :.. Vitesse de synchronisme :... Nombre de paires de pôles :. Glissement :. Facteur de puissance : Intensite nominale ( U reseau : 400 V ) : Indice de protection : L.P. Valmy 92 Colombes S3 : Installations et Équipements Page 2 sur 11
En déduire le couple nominal du moteur ( Cn ) et le couple de démarrage. Couple nominale ( Cn ) :. Couple de démarrage ( Cd ) : Complétez le document réponse 1 ( page 9 sur 13 ) 3 - Etude des courbes caractéristiques de fonctionnement 3.1 - Compléter le document réponse 2 ( page 13 sur 13 ) en indiquant dans les encadrés Q1, Q2, Q3 et Q4 le signe de la puissance fournie par le moteur dans les 4 quadrants de fonctionnement. 3.2 - Dans quels quadrants la machine asynchrone fonctionne-t-elle réellement en moteur?. Justifier votre réponse... Mesurage Chaîne énergétique : Descente Réseau Moteur P = Réducteur η red = 85 % Rap.red = 1/78,6 Treuil η tr = 80 % D = 217 mm Poulie η poul = 90 % Masse Monté A partir de la chaine énergétique ci-dessus et du dossier technique du système de levage, calculer : la vitesse maximale du rotation du tambour du treuil en tr.min -1 et en rad.s -1... L.P. Valmy 92 Colombes S3 : Installations et Équipements Page 3 sur 11
la vitesse linéaire maxi de la charge en m.min -1 et en m.s -1.. 4 - Vérifier le bon fonctionnement du système de levage en montée et en descente, en prenant bien soin de constater l utilité des fin-de-course de sécurité. On se propose de vérifier par mesurage certains comportements de la machine asynchrone à cage qui équipe le système de levage. La charge étant soulevée à une hauteur ( H ). Mesurer le temps de monté ( t ) et la hauteur ( H ) de déplacement de la charge. H =... m en t =. s. 4.1.2 - Calculer la vitesse de montée ( linéaire ) de la charge. Relation Calcul Résultat En déduire la vitesse angulaire de rotation du treuil en sortie du réducteur Relation Calcul Résultat 4.1.3 Calculer la force mécanique exercée sur le câble par la charge. Complétez le document réponse 1 ( page 9 sur 13 ) 4.1.4- Calculer l énergie potentielle W pch accumulée par la charge en vous aidant de la relation ci-dessous. W pch = M.g.(h 2 -h 1 ) = M.g.H L.P. Valmy 92 Colombes S3 : Installations et Équipements Page 4 sur 11
.. Remarque: Cette énergie potentielle est accumulée, nous la compterons positive. Si on redescend la charge l énergie potentielle serait récupérée, nous la compterons donc négative. 4.1.5 Calculer la puissance mécanique ( P m ) nécessaire pour soulever cette masse en vous aidant de la relation ci-dessous.. 4.1.6 - Calculer au niveau du treuil le couple mécanique ( Tm )... Complétez le document réponse 1 ( page 9 sur 13 ) 5 - Msurage L opération à effectuer est une opération de mesurage, c est l exécutant électricien qui va effectuer cette mesure. Dans la publication UTE C 18-510 ou 18-540 : Trouver la page concernant cette opération : page :.. Trouver la page concernant le rôle de l exécutant électricien : page : 5.1- Quels sont les matériels individuels de protection que vous devez posseder pour effectuer les mesures.. 5.2 Quels vérifications devez vous réaliser sur le matériel de protection avant chaque usage?.... L.P. Valmy 92 Colombes S3 : Installations et Équipements Page 5 sur 11
5.3-Mise en place de l appareil de mesure ( pince multifonctions F 27 ) Pour cela vous devez : Précisez au professeur les points de mesures sur le système de levage permettant de mesurer le courant I, la puissance absorbée P ainsi que la tension U. Installez sur le système la pince ampère métrique et câblez-la en vue du mesurage du courant et de la puissance active dans le circuit du moteur. Lorsque l'installation est terminée, appelez le Professeur pour qu'il constate que celle-ci est correcte Remarques : Les mesures seront faites aprés VERIFICATIONS ET AUTORISATION DU PROFESSEUR. dans chaque question, deux essais sont à effectuer : l'un en montée, l'autre en descente, tous deux en régime établi. par convention, les puissances doivent être positives en montée ; si ce n'est pas le cas, changez le sens de passage du fil dans la pince. 5.4 - Mesurez la valeur de la puissance active par phase Grandeurs Montée Descente Puisance absorbée Puissance réactive Intensité absorbée Facteur de puissance Pour la montée Complétez le document réponse 1 ( page 9 sur 13 ) 6- Calculer la puissance mécanique utile necessaire P u sur l arbre du moteur... L.P. Valmy 92 Colombes S3 : Installations et Équipements Page 6 sur 11
7 Sur l arbre du moteur calculer : La vitesse angulaire ( ωm ) La vitesse de rotation ( Nm ) Le couple mécanique ( Nm ) que délivre le moteur pour lever la charge 8 - Exprimer en pourcentage le rapport ( C U / C N ) ; 9 - Calculer le coefficient de charge du moteur : k = Pu / P N 10 Comprarer le couple et la vitesse avant et après le réducteur Avant réducteur Après réducteur Couples Vitesse de rotation Donner la fonction principale du réducteur et expliquer la conséquence sur le couple mécanique... Le moteur vous semble-t-il correctement choisi?. Justifier votre réponse. L.P. Valmy 92 Colombes S3 : Installations et Équipements Page 7 sur 11
Documents ressources Document 1 Freinage hypersynchrone C'est le cas où le moteur est entraîné par sa charge au-dessus de la vitesse de synchronisme. Il se comporte alors comme une génératrice asynchrone et développe un couple de freinage. Aux pertes prés, l'énergie est récupérée par le réseau. Sur un moteur de levage, la descente de la charge à la vitesse nominale correspond à ce type de fonctionnement. Le couple de freinage équilibre alors exactement le couple dû à la charge et amène non pas un ralentissement, mais une marche à vitesse constante. Ce fonctionnement possède les qualité idéales d'un système de retenue de charge entraînante - la vitesse est stable, pratiquement indépendante du couple entraînant, - l'énergie est récupérée et renvoyée au réseau. Il ne correspond cependant qu'à une seule vitesse, c'est-à-dire approximativement à la vitesse nominale. Ce freinage intervient lorsque la machine entraîne le moteur à une vitesse supérieure à la vitesse de synchronisme. le couple maximal de freinage est de même valeur que le couple moteur maximal. L.P. Valmy 92 Colombes S3 : Installations et Équipements Page 8 sur 11
Une charge entraînante devenue plus forte que la valeur correspondante au couple maximal le pourrait être retenue par le moteur. L.P. Valmy 92 Colombes S3 : Installations et Équipements Page 9 sur 11
400 V Poulie η poul = 90 % Document réponse 1 Question 412 Question 6 H P t = Pum = Question 7 ωm =.. m = 250 kg F?? m V t =.. Question 413 ω t =.. Nm = Question 415 Question 5.4 Pertes =. Pm = Pam = Réducteur mécanique O Tm = Moteur Réducteur Treuil Question 2.2 η red = 85 % Rap.red = 1 / 78,6 Pu =.. Nn =.. η tr = 80 % D = 217 mm Nn =.. L.P. Valmy 92 Colombes S3 : Installations et Équipements Page 10 sur 11
Document 2 à compléter - Q4 P.. Q3 P.. Q1 P.. Q2 P.. L.P. Valmy 92 Colombes S3 : Installations et Équipements Page 11 sur 11