Sujet 1: (10Pts)

Un atelier de fabrication d’une usine est alimenté par un transformateur triphasé Dy5 en régime TT, à 220V/380V comprend:

- 90 Lampes de 100W-220V (30 lampes sur chaque phase)

- 10 perceuses, chacune d’elles étant entraînée par un moteur asynchrone triphasée dont la plaque signalétique montre : 380V-1.5A- Fp =75% h=0.8

- 15 fraiseuses, entraînée par un des moteurs triphasés asynchrones identiques de380V-6.5A cosj = 0.82 h = 0.9.

Dans le cas ou toutes les lampes et machines fonctionnent simultanément dans les conditions nominales,

1. Que représente Dy5 et TT.

Si la fréquence du secteur est de 50Hz, Calculer :

2. les puissances active P, réactive Q, apparente S et l’impédance Z par phase de l’installation.

3. l’intensité du courant en ligne et le facteur de puissance de l’installation

4. Tracer le triangle des puissances

5. les capacités de chacun des trois condensateurs, montées en triangle, qui permettront de relever le Facteur de puissance à 0,9.

Sujet 2: (12pts)

L’automatisme d’un système de remplissage des sacs de matières en poudre utilise une pompe entraînée par un moteur asynchrone triphasé dont la plaque signalétique comporte les indications suivantes :

- Puissance utile:15KW

- Tension d’alimentation: 380V/660V

- Fréquence 50Hz

- Vitesse de rotation nominale: 920tr/min

- Intensité nominale: 25 A

- Facteur de puissance à charge nominale: 0.75

Si les pertes fer au stator s’élèvent à 500W et que ce moteur est alimenté par le réseau triphasé 220V/380V et que la résistance de chaque enroulement mesuré à chaud est égale à 0,5W,

a) Déterminer le mode de couplage et calculer le nombre de pôles par phase et le glissement

Et Calculer :

b) la puissance absorbée

c) les pertes par effet joule dans le stator,

d) la puissance transmise au rotor et le couple électromagnétique.

e) les pertes joules dans le rotor, le couple utile en bout d’arbre en négligeant les pertes mécaniques.

f) En déduire le rendement du moteur.

Sujet 3: (8pts)

Le convoyeur de la matière première sous forme d’agrégats est entraîné par un moteur triphasé dont le démarrage et le freinage fréquents impose un démarrage selon le schéma sur la feuille suivante.

1. On propose le schéma de Démarrage suivant: figure1. Comment appelle t on ce type démarrage

2. Énumérer le nombre d’entrées et sorties et dresser un tableau d’adresses pour l’api de votre choix

3. On vous demande de commander le moteur par API. Ecrire le diagramme en échelle ou LADDER pour l’Automate programmable industriel que vous utilisez bien sans oublier le verrouillage des contacteurs étoile et triangle.

4. Tracer le grafcet du système en ajoutant un démarrage dans les deux sens AVANT, ARRIERE à l’aide d’un autre bouton de commande pour l’autre sens.

Sujet 4: (10pts)

Pour l’atelier en question, on installe un régulateur permettant de contrôler et réguler la température d’usinage des pièces à l’huile d’huile de réfrigération. La température à contrôler dépend en principe de la matière à usiner mais varie dans tout les cas entre 40 et 110°C.

Chaque variation de la température entraîne par la suite une variation du débit d’huile à l’aide d’une micro vanne pneumatique NO dont le débit varie entre 15 ml/s et 85 ml/s.

Donner l’inventaire du matériel nécessaire ainsi que ses caractéristiques.
Donner le schéma ISA de l’installation.
Calculer la valeur numérique correspondant à chacun des cas suivants :

Ø La valeur du courant en mA pour une température de 65°C

Ø La valeur du débit en ml/s pour un courant de 10 mA .

Montrer le rôle principal d’une utilisation du régulateur en mode Manuel.
Un essai par excitation à l’aide d’un échelon a donné le graphe de la figure 1.

Ø Calculer les paramètres le gain du procédé Gp, le temps du délai t_d et la constante du temps τ.

Excitation

Calculer les paramètres Kp, T_i et T_d du procédé en PID.

Solutionnaire

Exercice1

a) P=90*100+ 10*1.73*380*1.5*0.75*0.8= 14923,614W

Q=10* h Ö3 U I Cosj= 10*0.9*1.73*380*6.5*0.82=31535,478VAR

S= Ö(P²+Q²)=34888,4024VA

b) I=S/1.73U =53,07 A Cosj=P/S=0.42

c) Triangle des puissances :

Théorème de BOUCHEROT : Cd=P (tg j0 –tg j1)/3U²w =51.72uF

Sujet 1 :

Cahier des charges : Monte charge à deux étages

On vous demande de faire l'installation d'un système à deux étages.

Pour sa commande, à chaque étage est prévu un bouton poussoir d’appel permettant de demander l'ascenseur, ainsi que deux interrupteurs de fin de course indiquant sa position der et bas.

Dans la cabine, il y a deux interrupteurs identiques aux étages qui permettent de déterminer la destination du Monte charge. Il est à noter que ces deux interrupteurs sont branchés en parallèle avec ceux des étages.

Un moteur, contrôlé par deux contacteurs, permet de déplacer la cage du monte charge. Finalement, un autre moteur contrôle l’ouverture de la porte. La position de celle-ci est donnée par deux détecteurs: porte ouverte (ouv) et porte fermée (fer).

Automatisme à réaliser:

Peu importe où est située la cage d'ascenseur (bas, haut), lorsqu'un bouton d'appel est actionné (apb, aph), la cage se déplace jusqu'à l'étage correspondant. L'ouverture des portes se fait automatiquement lorsque la cage d'ascenseur arrive à l'étage correspondant. Par contre, si la cage est déjà à l'étage du bouton d'appel sélectionné, la porte s’ouvre.

Une fois la porte ouverte, un délai de 5 secondes est activé. À la fin de ce délai, la porte se referme automatiquement. Une commande de destination est valide uniquement lorsque la cabine est immobilisée à un étage et que la porte est fermée.

Assurez-vous que la porte est bien fermée avant de déplacer la cabine dans un sens ou dans l’autre. Vous n’avez pas à mémoriser chaque appel.

tableau ‎0-1 : Automatisme du “Monte Charge”
ENTRÉES
GRAFCET (@ASC.IO)		FONCTION	AUTOMATE
Étiquette	Simulation		Adresse	N.O.	N.F.	Étiquette
bas		Interrupteur de limite bas		ü		ls_bas
haut		Interrupteur de limite haut		ü		ls_haut
ouv		Interrupteur de limite barrière/porte ouverte		ü		ouv
fer		Interrupteur de limite barrière/porte fermée		ü		fer
apb	x	Bouton poussoir appel en bas		ü		appel_bas
aph	z	Bouton poussoir appel en haut		ü		appel_haut
arr	a	Bouton poussoir d’arrêt complet			ü	arr_com

Travail demandé :

1/ Elaborer sur feuille le grafcet du système du monte charge.

2/ Tracer le grafcet complètement sur le logiciel Grafcet Dima-Manka le graph cet du système et simuler la solution.

3/ Traduire le grafcet en LADDER et le saisir intégralement sur le logiciel de programmation de l’Automate disponible.

4/ Réaliser le branchement des Entrées avec des boutons poussoirs et les Sorties avec des lampes pour une simulation de la solution.

5/ Transférer le programme LADDER à l’API et lancer son exécution.

6/ Montrer au formateurs le fonctionnement du système en simulant les commandes à l’entrée de l’Automate et en vérifiant le fonctionnement des sorties séquentiellement.

Sujet 1 : Compensation de l’énergie réactive

Un atelier alimenté par un secteur triphasé 220V/380Vcomprend :

- 9 Lampes de 100W-220V (30 lampes sur chaque phase)

- 1 perceuses, chacune d’elles étant entraînée par un moteur asynchrone triphasée dont la plaque signalétique montre : 380V-1.5A- Fp =75% h=0.8

- 15 fraiseuses, entraînée par un des moteurs triphasés asynchrones identiques de380V-6.5A cos j=0.82 h=0.9.

Dans le cas ou toutes les lampes et machines fonctionnent simultanément dans les conditions nominales, calculer :

a) les puissances active, réactive et apparente de l’installation.

b) l’intensité du courant en ligne et le facteur de puissance de l’installation

c) tracer le triangle des puissances

d) la fréquence du secteur est de 50Hz calculer la capacité de chacun des trois condensateurs qui montées en triangle permettront de relever le Facteur de puissance à 0,9.

Sujet 2 : génératrice /moteur DC

Une génératrice à excitation shunt débite 85 A sous une tension de 230V.

le courant d’excitation s’élève à 1.6A. Calculer :

la résistance du circuit inducteur

la puissance nécessaire à l’excitation

les pertes Joule induit sachant que sa résistance , mesurée , entre balai est de 0,46W.

La puissance électromagnétique.

Un moteur shunt est alimenté par un secteur continu à 120V. La résistance de l’induit est de 0.5W. La résistance de l’inducteur est 80W. L’intensité totale absorbée est 37,5A. la vitesse nominale est 1800tr/mn.

On demande :

1. l’intensité i du courant d’excitation

2. l’intensité I du courant dans l’Induit

3. la force contre électromotrice du moteur

4. la puissance électrique utile (électromagnétique)

5. la valeur du couple moteur (électromagnétique)

6. les pertes par effet joule dans l’induit et dans l’inducteur

7. calculer Pa, Pu, la valeur du couple utile

8. le rendement si on admet les pertes constantes à 700W.

9. Si on admet au démarrage Id=60A, calculer la résistance Rh du rhéostat de démarrage à utiliser.

Sujet 3 : Moteur asynchrone

La plaque signalétique d’un moteur asynchrone LEROY SOMER FLS 225M triphasé comporte les indications suivantes :

- Puissance utile :45KW

- Tension d’alimentation :230/400

- Fréquence 50Hz

- Vitesse de rotation nominale :1480tr/min

- Intensité nominale :80 A

- Rendement 93.

- 1%

- Facteur de puissance à charge nominale :0.87

Ce moteur est alimenté par le réseau triphasé 220V/380V. la résistance de chaque enroulement mesuré à chaud est égale à 0.5 W. Calculer :

le mode de couplage, le nombre de pôles par phase et le glissement
la puissance absorbée et le rendement
les pertes par effet joule dans le stator
la puissance transmise au rotor et le couple électromagnétique sachant que les pertes fer au stator s’élèvent à 500W .
les pertes joules dans le rotor
le couple utile en bout d’arbre en négligeant les pertes mécaniques et le rendement du rotor
moteur synchrone

Sujet 4 : Ladder

1. pour le démarrage étoile Résistor triangle YRD

Tracer le schéma de commande, de puissance et de signalisation (des trois temps de démarrage). La ligne est issue d’un transfo triphasé Dy5. Que représente le nombre 5.

2. On propose le schéma de Démarrage suivant : figure 1 .Comment appelle t on ce démarrage

3. On désire automatiser le système à l’aide d’un API de votre choix. Traduire le schéma en LADDER

4. on veut ajouter le deux sens de marches, sécuritaire

5. Tracer le grafcet

6. Traduire en LADDER

Solutionnaire

Exercice1

P=90*100+ 10*1.73*380*1.5*0.75*0.8= 14923,614W

Q=10* h Ö3 U I Cosj= 10*0.9*1.73*380*6.5*0.82=31535,478VAR

S=Ö(P²+Q²)=34888,4024VA

I=S/1.73U =53,07 A Cosj=P/S=0.42
Triangle des puissances :

Théorème de BOUCHEROT : Cd=P(tg j0 –tg j1)/3U²w =51.72uF

Exercice 3

Pa=Pm + Pexc= Pem+ PC+Pjinduc=Pu+Pjindiut+Pc+Pjinduct=Pu+RI²+Pc+ri²

Pem=Pu+Pjindiut

Pu=UI

Pem=Pa-(Pc+Pjindu)=Pu+Pjindui= U(I+i)+Ra(I+i)²=(U+R(I+i))(I+i)=E(I+i)

h=Pu/Pa=UI/(Ui+ ri²+UI+RI²+Pc)=UI/(Pem+p)

Pem=Pu+ R(I+i)² + Ui= U(I+i)+ R(I+i)²=E(I+i)

UI=0.96*Pem=230*85=19550W Pem= 20364,583W

R(I+i)²=407,29W Ui=610,94W i=2,66A r=U/i=86,47W I=I’-i=85-2.66=82,34A

R=0.053W

R(I+i)=4,65V E=U-R(I+i)=230-4.65=225V

R=U/i=120/1.6=75 W Pexc=Ui=120*1.6=192W Pjinduit=Ra*(I+i)²=0.46*(16+1.6)²=142,5W

P e m = P a-(P c + P j induct)=Pu+Pjinduit=

h=Pu/Pa Pa=PuMoteur+Pexc Pu=U(I+i)

Exercice 4

Rép. A) i=U/r=120/80=1.5A

b) I’=I+i I=I’-i=37,5-1,5=36A

c) E’=U-RI=120-0.5*36=102V

1. Pem=E’I=102*36=3672A

2. Pem=0.105 T*N T=Pem/0.105*N=3672/1800*0.105=19.5Nm

3. RI²=648W ri²=80*1.5*1.5=Ui=120*1.5=180W

4. Pa=U(I+i)=120*37,5= 3825W Pu=E’I-p=102*36-700=3372W

h=Pu/Pa=0.8816 = 88,16%

5. R+Rh=120/60 =2W Rh=1.5W

1. La base des API

Question #1 - (1 point) Un contact à fermeture d’un dispositif de mesure de Pression de fluide actionne un relais temporisé au travail. Dessinez le circuit correspondant, sachant que ce dernier est alimenté sous 240V_CA. Comment appelle-t-on le contact d’entrée TOR.

Question #2 - (2 points) Un bouton tournant (sélecteur, deux positions fixes) possède une paire de contacts “1O+1F”. Le contact à ouverture alimente un relais à rémanence et l’autre, un voyant Vert. Dessinez correctement le circuit sachant qu’il est alimenté sous 240V_CA. Indiquez clairement les symboles ainsi que les deux façons d’identifier la couleur du voyant.

Question #3 - (1 point) Donnez les adresses de la première et la dernière sortie, et celles de la première et la dernière entée du module principal d’un SLC 100 1745- LP103.

Question #4 - (2 points) Un module principal SLC 100 1745- LP101 est relié à deux extensions SLC 100 1745- E103 et SLC 100 1745- E102. Quelle sera l’adresse de la dernière entrée de la première extension et la première sortie de la seconde extension ? Quelles sont les tensions de commande pour les entrées de chacun des trois modules ?

Question #5 - (2 points) Un automatisme nécessite les éléments du tableau ci-dessous. Complétez-le en indiquant une adresse pour chaque fonction. Attention, ces éléments se retrouveront dans le même fichier.

Fonction	Adresse SLC100
Relais Interne #1
Compteur #1
Séquenceur #1
Temporisateur #2
Bits de Base de temps 0,5s et 1s (pour clignotement)

Modernisation d’une vieille machine

Une vieille machine, utilisant un moteur C.A. doit avoir une mise à jour de ses équipements électriques. Le moteur étant encore très bon, les dirigeants du projet désirent le garder. Ils pourraient modifier le circuit de Commande en ajoutant un entraînement de machine à microprocesseur, mais cela s’avère une solution trop coûteuse. Il est donc convenu que la Commande du moteur se fera par l’entremise d’un automate programmable. Puisque le reste de la chaîne de montage sera desservi par un SLC 100, le démarrage du moteur utilisera ce même outil. Dans l’ancienne technologie, plusieurs relais temporisés étaient branchés pour obtenir des délais ajustables plus ou moins longs.

Question #6 -

(2 points / Erreur ! Source du renvoi introuvable.) Combien d’entrées et de sorties sont nécessaires pour réaliser la Commande de démarrage du moteur. La partie en gras représente la section puissance et n’est pas sujette à modification.

figure ‎1-1 : Démarreur inverseur a resistances statoriques 3 temps

Question #7 - (3 points / Erreur ! Source du renvoi introuvable.)Réalisez la traduction du schéma électrique de la Figure 1-1 en diagramme en échelle. Vous devez respecter la syntaxe propre à l’automate programmable SLC 100.

Edifice de stationnement ou Parking

Un édifice possède un stationnement souterrain muni d’une porte à ouverture et fermeture automatique. Deux détecteurs se trouvent de chaque côté de la porte, et deux interrupteurs de limite détectent la position de cette dernière. Une autre issue est prévue pour la sortie.

Question #8 - (1 points / figure ‎1-2)On s’aperçoit, dans le schéma électrique de la figure ‎1-2, qu’une erreur de programmation pourrait survenir et ainsi enclencher simultanément les deux contacteurs KM1 et KM2. Ceci court-circuiterait immédiatement les lignes triphasées et pourrait être désastreux en cas de défaillance des éléments de protection.

Quelle est la solution la plus fonctionnelle et sécuritaire?

a) On place, dans le programme, un contact à ouverture sur les lignes de sorties KM1 et KM2.

b) On place un contact à ouverture de KM1 en série avec le contacteur KM2 et vice versa.

c) On place les contacts auxiliaires à ouverture de KM1 et KM2 en série avec le relais KA1.

d) On place les contacts auxiliaires à ouverture de KM1 et KM2 sur une entrée de l’automate et on en tient compte dans le programme.

e) On place les contacts à ouverture de KM1 et KM2 en série avec l’entrée V_AC/DC du module de sortie.

Question #9 - (3 points / figure ‎1-2)Réalisez uniquement le diagramme en échelle, respectant la syntaxe du SLC 100, de l’automatisme suivant:

Lorsqu’un véhicule se présente devant le détecteur #1, la porte s’ouvre complètement. Lorsque le véhicule est intercepté par le détecteur #2, la porte se ferme. Utilisez obligatoirement les instructions de verrouillage «Latch» et «Unlatch». La position des détecteurs est telle que la porte ne peut se refermer sur le véhicule.

Question #10 - (1 points / figure ‎1-2)Citer les trois types de détecteur infrarouge.

Question #11 - (2 points / figure ‎1-2)Afin qu’un garde puisse ouvrir à son gré la porte de garage, on désire placer des boutons poussoirs de façon à passer outre la détection des véhicules. Puisque toutes les entrées sont utilisées, nous désirons réaliser cette modification de façon électrique. Pour ce faire, nous devons:

a) Les placer à fermeture en parallèle avec les détecteur #1 et #2.

b) Placer un bouton à fermeture en parallèle avec le détecteur #1 et un autre à fermeture mais cette fois en série avec le détecteur #2.

c) Les placer à ouverture en parallèle avec les détecteur #1 et #2.

d) En placer un à ouverture en série avec le détecteur #1 et l’autre à fermeture en parallèle avec le détecteur #2.

e) Placer un bouton à fermeture en parallèle avec le détecte. #1 et l’autre à ouverture en série avec le détecteur #2.

f) Aucune de ces réponses. Expliquez en détail pourquoi?

figure ‎1-2 : Branchement pour le contrôle de la porte de garage

Sujet 1

( 35 pts)

Partie 1 : Problème N° 1 de logique Combinatoire: monte charge ( 15 pts)

L’entreprise d’Imprimerie “TéraGraph” vous demande d’installer un système de monte-charge à deux étages Permettant de transporter les Imprimes du sous sol vers l4etage de distribution .Pour sa commande, chaque étage est pourvue d’un bouton poussoir d’appel m pour faire monter et d pour le faire descendre. permettant de demander le monte-charge ainsi que deux interrupteurs de fin de course h(haut) et b(bas) qui indiquent la position de la cabine. Un moteur a deux sens, contrôlé par deux contacteurs KM1 et KM2, permet de déplacer la cage du monte-charge.

Comme conditions:

· les détecteurs h et b ne sont jamais appuyé simultanément

· les boutons d’appels haut et bas doivent être appuyé jusqu’à destination sinon arrêt

1. Tracer la table de vérité

2. En déduire le tableau de Karnaugh et Exprimer l’équation logique

3. Tracer le logigramme correspondant avec les portes logiques NON ET

4. Tracer le logigramme correspondant avec les portes logiques NON OU..

5. Réaliser les équations à l’aide de portes logiques, multiplexeurs ou de décodeurs

Partie 2: Problème N°2 de Logique Séquentielleet API: monte charge ( 20 pts)

Traduire le Grafcet suivant en LADDER et à l’aide de Bascules JK

<1>

2 mb 3 dh

1 mh+db

MONT; DESC;

4 h 5 b

BAR;

T/10s/X4

<1>

Sujet 2 ( 25 pts)

A- Partie N° 1: 5 pts

Etant donné un moteur série tracer le schéma du démarreur magnétique inverseur

B- Partie N° 2: 20 pts

Tracer le schéma puissance et commande du Démarreur semi – automatique à deux sens de marche d’un moteur asynchrone

Ajouter une lampe de signalisation Rouge indiquant que le moteur est à l’arrêt, l’autre verte indiquant la marche du moteur et une pour indiquer la surcharge thermique.

Faites le câblage du Démarreur semi – automatique à deux sens de marche d’un moteur asynchrone

à l’aide du tachymètre, le cosphimètre, l’ampèremètre à pince ampérmétrique, le couple mètre, et l’ohmmmètre déterminer le rendement du moteur asynchrone et les pertes joules statoriques, pertes Fer(en prenant le FP à vide =0.2) , pertes joules rotoriques.

À vide :

statorique	1.1.2 Cos	U	R statorique	Pjs à vide	Pf
	0.2	380		Àcalculer :	Àcalculer :

En pleine charge (courant nominal de la plaque signalétique):

Istatorique	FP	U	T(N.m.)	N(tr/mn)
		380

En déduire par le calcul:

Rendement	Pjs	Pjr	Pf

Sujet 1

( 10 pts)

1. Convertir le nombre décimal suivant dans les systèmes binaire, octal, hexadécimal et BCD (4 pts) : N= 137 , 25₁₀

N.B. Traiter la partie entière et la partie fractionnaire séparément.

2. Étant donnée l’expression suivante: (6 Pts)

_ _ _ _ _ _ _

S =A B C + A B C + A B C + A B C + A B C

Tracer la table de vérité et le tableau de Karnaugh
Écrire l’équation simplifiée et Tracer le logigramme à l’aide des portes NAND
Écrire l’équation simplifiée et Tracer le logigramme à l’aide des portes NOR

Sujet 2

( 12 pts)

1er partie : (4 pts)

1. Tracer le schéma d’un anti- rebonds à bascule R S

2. Tracer le schéma d’un compteur asynchrone modulo 9 à bascules JK à front descendant.

3. Tracer le schéma d’un Compteur modulo 8 synchrone

2er partie: (8pts)

Étant donné le Grafcet suivant :

Traduire le Grafcet suivant en LADDER et à l’aide de Bascules JK

_ _ _

1 a.b.c 2 a..b. c 3 a .b . c

VERT JAUNE, VERT VERT

4 fc1 5 fc2 6 fc3

JAUNE, ROUGE

1. Traduire le Grafcet à l’aide de bascules JK

2. Traduire le Grafcet en LADDER

Sujet 3

Première Partie (8pts)

Sur la plaque signalétique d’une machine à courant continu on lit:

- Moteur à CC

- Pu=20 kW ; U=1500V ; vitesse = 600tr/mn; courant d’induit: I=15A

- Excitation dérivation ; courant d’excitation i=2.5A

Par ailleurs on note que la résistance de l’induit est de 0.6 Ω et celle de l’inducteur est de 600Ω.

1- Calculer la f.c.e.m. induite à pleine charge

2- Calculer les pertes joule induit et inducteur

3- Calculer la puissance électromagnétique, le couple électromagnétiques, le couple utile et le couple des pertes.

4- Sachant que les pertes constantes sont de 415W, calculer le rendement industriel

5- Calculer le rhéostat du champ pour une excitation allant de 2A à 2.5A.

6- Calculer la nouvelle f.e.m. et la nouvelle vitesse pour une charge tirant un courant d’induit de I=10A.

7- Calculer entièrement le rhéostat de démarrage eu moteur sachant que le courant maximum admissible est 150%In

Deuxième Partie (10pts)

Étant donné un moteur asynchrone à cage d’écureuil ayant les caractéristiques suivantes:

P=100kW, U=380V, N=1475 tr/min, FP=82% η=0,93 Rs = 0.06 Ω

Le moteur étant alimenté par un réseau triphasé 380V/220V:

1. Quel couplage doit on adopter? Calculer le nombre de paires de pôles par phase du stator p, la vitesse du champ tournant Ns et le glissement g

2. Calculer la puissance absorbée, le courant ligne statorique

3. Calculer les pertes joules statoriques et la puissance transmise si les pertes fer sont de 1000W.

4. Calculer au rotor les pertes joules rotoriques et en déduire les pertes mécaniques par frottement.

5. Tracer le schéma de démarrage à tension réduite par élimination de résistance statorique.

Sujet 1:

Un atelier de fabrication d’une usine est alimenté par un transformateur triphasé Dy5 en régime TT, à 220V/380V comprend:

- 90 Lampes de 100W-220V ( 30 lampes sur chaque phase)

- 10 perceuses, chacune d’elles étant entraînée par un moteur asynchrone triphasée dont la plaque signalétique montre : 380V-1.5A- Fp =75% h=0.8

- 15 fraiseuses, entraînée par un des moteurs triphasés asynchrones identiques de380V-6.5A cosj = 0.82 h = 0.9.

Que représente Dy5 et TT.

Dans le cas ou toutes les lampes et machines fonctionnent simultanément dans les conditions nominales, et si la fréquence du secteur est de 50Hz, Calculer :

les puissances active P, réactive Q, apparente S et l’impédance Z par phase de l’installation.
l’intensité du courant en ligne et le facteur de puissance de l’installation
Tracer le triangle des puissances
les capacités de chacun des trois condensateurs, montées en triangle, qui permettront de relever le Facteur de puissance à 0,9.

Sujet 2:

- Puissance utile:15KW

- Tension d’alimentation: 380V/660V

- Fréquence 50Hz

- Vitesse de rotation nominale: 920tr/min

- Intensité nominale: 25 A

- Facteur de puissance à charge nominale: 0.75

Si les pertes fer au stator s’élèvent à 500W et que ce moteur est alimenté par le réseau triphasé 220V/380V et que la résistance de chaque enroulement mesuré à chaud est égale à 0,5W,

1. Déterminer le mode de couplage et calculer le nombre de pôles par phase et le glissement

Et Calculer :

2. la puissance absorbée

3. les pertes par effet joule dans le stator,

4. la puissance transmise au rotor et le couple électromagnétique.

5. les pertes joules dans le rotor, le couple utile en bout d’arbre en négligeant les pertes mécaniques.

6. En déduire le rendement du moteur.

Sujet 3:

Le convoyeur de la matière première sous forme d’agrégats est entraîné par un moteur triphasé dont le démarrage et le freinage Non fréquents de puissance moyenne impose un démarrage selon le schéma sur la feuille suivante.

1. On considère le schéma de la figure1. Comment appelle t on ce type démarrage.

2. Énumérer le nombre d’entrées et sorties et dresser un tableau d’adresses pour l’API de votre choix.

3. On vous demande de commander le moteur par API. Ecrire le diagramme en échelle ou LADDER pour l’Automate programmable industriel de votre choix, sans oublier le verrouillage des contacteurs étoile et triangle.

4. Tracer le GRAFCET du système en ajoutant un démarrage dans les deux sens AVANT, ARRIERE à l’aide d’un autre bouton de commande pour le sens ARRIERE.

Figure 1. Schéma de démarrage du moteur du convoyeur.

Sujet 4:

Chaque variation de température entraîne une variation du débit d’huile à l’aide d’une vanne pneumatique NO dont le débit varie entre 15 ml/s et 85 ml/s.

Donner l’inventaire du matériel nécessaire ainsi que ses caractéristiques.
Donner le schéma ISA de l’installation.
Calculer la valeur numérique correspondant à chacun des cas suivants :

Ø La valeur du courant en mA pour une température de 65°C

Ø La valeur du débit en ml/s pour un courant de 10 mA .

Montrer le rôle principal d’une utilisation du régulateur en mode Manuel.
Un essai par excitation à l’aide d’un échelon a donné le graphe de la figure 2.

Ø Calculer les paramètres suivants: le gain du procédé Gp, le temps du délai t_d et la constante du temps τ.

Excitation

Calculer les paramètres Kp, T_i et T_d du procédé en PID.

figure 2 Réponse en Boucle ouverte du procédé.

Eléments de Correction

Exercice1

d) P=90*100+ 10*1.73*380*1.5*0.75*0.8= 14923,614W

Q=10* h Ö3 U I Cosj= 10*0.9*1.73*380*6.5*0.82=31535,478VAR

S=Ö(P²+Q²)=34888,4024VA

e) I=S/1.73U =53,07 A Cosj=P/S=0.42

Triangle des puissances :

Théorème de BOUCHEROT : Cd=P(tg j0 –tg j1)/3U²w =51.72uF

1.1 Génératrice à courant continu (Exercice):

1.1.1 Génératrice à excitation séparée(ou indépendante)

Bilan des puissances : P=p_h+p_f = K_hB²f+ K_fB²f²

Pa=Pm Pet=EI Pu =UI

ui=ri² ui=ri² RI²

U=E-RI

Pa=Pm+ri²=p+ri²+ RI²+UI=p+ri²+EI=p+ri²+Pet

h=pu/Pa=UI/(Pet+p+ri²)

Ex1 :

Une génératrice à excitation indépendante délivre une f. e. m. constante de 210V pour un courant d’excitation de 2A.les résistances des enroulements induit et inducteur sont respectivement 0,6W et 40W. les pertes constantes s’élèvent à 400W. pour un débit de 45A calculer :

La tension U, la puissance utile P_u, les pertes joule induit et inducteur, la puissance absorbée P_a et le rendementh.

Solution

U=183V ;Pu=8235w ;Pjinduit=1215w ;Pjinducteur=160w ;Pa=10010w ; h=0,82

1.1.2 Génératrice Shunt (à excitation parallèle ou dérivation)

Bilan des puissances :

P=p_h+p_f = K_hB²f+ K_fB²f²

Pa=Pm Pet=E(I+i) Pu =UI

Ui=ri² R(I+i)²=RI’²

U=E-R(I+i)

Pa=Pm=p+Ui+ UI+ R(I+i)²=p+E(I+i)=p+Pet

h=pu/Pa=UI/(Pet+p)

Ex 1

Une génératrice à excitation dérivation débite 20A sous 120V dans une charge extérieure. Les résistances des circuits induit et inducteur sont respectivement 0,62W et 108W.

On demande de:

· représenter le schéma du montage

· La valeur d’excitation et la puissance d’excitation Iexe=1,1A ; Pexe=132W

· La valeur du courant dans l’induit i=18,9A

· La F.e.m de la génératrice ?

Ex2

Une génératrice à excitation shunt débite 85A sous une tension de 230V. Sa puissance utile est égale à 96% de sa puissance électromagnétique ; les pertes joule induit et inducteur sont respectivement égales à 2% et 3% de la puissance électromagnétique.

Calculer :

_·la Puissance électromagnétique P_em

· les pertes inducteur

· le courant d’excitation

· la résistance du circuit inducteur

· les pertes induit

· le courant dans l’induit

· la résistance dans l’induit

· la chute de tension ohmique l’induit

· la f.e. m de la génératrice

Ex3

une génératrice parfaitement compensée à auto- excitation shunt fournit dans une charge un courant de 16A sous 120V.

le courant d’excitation s’élève à 1.6A. calculer :

la résistance du circuit inducteur

la puissance nécessaire à l’excitation

les pertes Joule induit sachant que sa résistance , mesurée , entre balai est de 0,46W.

La puissance électromagnétique.

Rep: R=U/i=120/1.6=75 W Pexc=Ui=120*1.6=192W Pjinduit=Ra*(I+i)²=0.46*(16+1.6)²=142,5W

P e m = P a-(P c + P j induct)=Pu+Pjinduit=

h=Pu/Pa Pa=PuMoteur+Pexc Pu=U(I+i)

1.1.3 Génératrice à excitation série

Bilan des puissances :

P=p_h+p_f = K_hB²f+ K_fB²f²

Pa=Pm Pet=EI Pu =UI

rI² RI²

U=E-(r+R)I

Pa=Pm= p+rI²+ RI²+UI = p+(r+ R)I²+UI = p+((r+ R)I+U)I =p+EI=p+Pet

h=pu/Pa=UI/(Pet+p)

1.1.4 Génératrice à excitation Composée ou Compound

Longue dérivation :

Bilan des puissances

P=p_h+p_f = K_hB²f+ K_fB²f²

Pa=Pm Pet=E(I+i) Pu =UI

Ui=ri² (rs+R)(I+i)²=(rs+R)I’²

U=E-(R+rs)(I+i)

Pa=Pm=p+Ui+ UI+ (R+rs)(I+i)²=p+E(I+i)=p+Pet

h=pu/Pa=UI/(Pet+p)

Courte dérivation :

P=p_h+p_f = K_hB²f+ K_fB²f²

Pa=Pm Pet=E(I+i) Pu =UI

Ui=ri² rsI² RI’²=R(I+i)²

U=U’-rsI= E-RI’-rsI= E- R(I+i)-rsI

E(I+i) = R(I+i)²+rsI(I+i)+U(I+i) = R(I+i)²+rsI²+rsiI+UI+Ui= R(I+i)²+rsI²+(rsI+ U)i + UI

= U’i+UI+rsI²+ R(I+i)²

Pa=Pm=p+U’i+ UI+ R(I+i)²+rsI²=p+E(I+i)=p+Pet

h=pu/Pa=UI/(Pet+p)

A 1150tr/min les relevées de mesure de la caractéristique externe d’une génératrice à excitation Composée de 15Kw/125V figurent dans le tableau ci-dessous :

I(A)	0	60	96	117	150
U(V)	113	123	124	122	119

Tracer cette caractéristique.

Les enroulements série et dérivation sont respectivement pour valeur 0,01W et 43W ; calculer la puissance P_exc nécessaire à l’excitation de la génératrice pour les différents débits.

Tracer la courbe Pexc=f(I) sur la même graphique que la caractéristique externe.

1.2 Moteurs à Courant continu

1.2.1 Moteur à courant continu :

1.2.2 Moteur à excitation séparée(ou indépendante)

Bilan des puissances :

P=p_h+p_f = K_hB²f+ K_fB²f²

UI Pa=UI+ui Pet=EI Pu

‘ui=ri² ‘ui=rI² RI²

U=E’+RI

Pa=UI+ui=Pu+ri²+RI²+p=Pu+ui+RI²+p

Pu=UI-RI²-p=(U-RI)I-p= E’I-p

h=pu/Pa= (E’I-p )/(UI+ui)

Exercice 1

Un moteur à excitation séparée est alimenté sous 240VDc. La résistance d’induit est égale à 0,5W. Le circuit inducteur absorbe 250Wet les pertes constantes s’élèvent à 625W.

1- sachant qu’à pleine chargea) l’induit du moteur Consomme 42A et que la fréquence de rotation est 1200Tr/min, calculer :

a) la f.c.e.m

a) la puissance absorbée par, la puissance électromagnétique, la puissance utile

b) le couple utile et le rendement industriel

2- la vitesse de rotation lorsque le courant absorbé par l’induit est de 30A. Que devient le couple utile à cette vitesse ?

Exercice 2

1.2.3 Moteur Shunt (à excitation parallèle)

Bilan des puissances :

P=p_h+p_f = K_hB²f+ K_fB²f²

Pa=UI+Ui Pet=EI Pu

U=E’+RI Ui Ui=ri² RI²

Pa=UI+Ui=U(I+i)=Pu+Ui+RI²+p=Pu+ui+RI²+p

Pu=UI-RI²-p=(U-RI)I-p= E’I-p

h=pu/Pa= (E’I-p )/(UI+Ui)= (E’I-p )/(U(I+i))

1.2.4 Moteur à excitation série

Bilan des puissances :

P=p_h+p_f = K_hB²f+ K_fB²f²

Pa=UI+Ui Pet=EI Pu

U=E’+RI+rI Ui Ui=ri² RI²

Pa=UI=Pu+rI²+RI²+p

Pu=UI-RI²-rI²-p=(U-(R+r)I)I-p= E’I-p

h=pu/Pa= (E’I-p )/UI

Exercice 1:

Un atelier alimenté par un secteur triphasé 220V/380Vcomprend :

- 90 Lampes de 100W-220V ( 30 lampes sur chaque phase)

- 10 perceuses, chacune d’elles étant entraînée par un moteur asynchrone triphasée dont la plaque signalétique montre : 380V-1.5A- Fp =75% h=0.8

- 15 fraiseuses , entraînée par un des moteurs triphasés asynchrones identiques de380V-6.5A cos j=0.82 h=0.9.

Dans le cas ou toutes les lampes et machines fonctionnent simultanément dans les conditions nominales, calculer :

a) les puissances active, réactive et apparente de l’installation.

b) l’intensité du courant en ligne et le facteur de puissance de l’installation

c) tracer le triangle des puissances

d) la fréquence du secteur est de 50Hz calculer la capacité de chacun des trois condensateurs qui montées en triangle permettront de relever le Facteur de puissance à 0,9.

Exercice 2:

Une génératrice à excitation shunt débite 85 A sous une tension de 230V.

Sa puissance utile est égale à 96% de sa puissance électromagnétique ; les pertes joules induit et inducteur sont respectivement égales à 2% et 3% de la puissance électromagnétique. calculer :

- la puissance électromagnétique

- les pertes inducteur

- le courant excitation

- la résistance du circuit inducteur

- les pertes induit

- le courant dans l’induit

- la résistance dans l’induit

- la chute de tension ohmique dans l’induit

- la f.e. m. de la génératrice

Exercice 3:

une génératrice parfaitement compensée à auto- excitation shunt fournit dans une charge un courant de 16Asous 120V.

le courant d’excitation s’élève à 1.6A. calculer :

la résistance du circuit inducteur

la puissance nécessaire à l’excitation

les pertes Joule induit sachant que sa résistance , mesurée , entre balai est de 0,46W.

La puissance électromagnétique.

Rep:

R=U/i=120/1.6=75W Pexc=Ui=120*1.6=192W Pjinduit=Ra*(I+i)²=0.46*(16+1.6)²=142,5W

P e m = P a-(P c + P j induct)=Pu+Pjinduit=

h=Pu/Pa Pa=PuMoteur+Pexc Pu=U(I+i)

Exercice 4:

On demande :

10. l’intensité i du courant d’excitation

11. l’intensité I du courant dans l’Induit

12. la force contre électromotrice du moteur

13. la puissance électrique utile(électromagnétique)

14. la valeur du couple moteur(électromagnétique)

15. les pertes par effet joule dans l’induit et dans l’inducteur

16. calculer Pa, Pu, la valeur du couple utile

17. le rendement si on admet les pertes constantes à 700W.

18. Si on admet au démarrage Id=60A, calculer la résistance Rh du rhéostat de démarrage à utiliser.

Pu = Pa- p =

Exercice 5:

La plaque signalétique d’un moteur asynchrone triphasé comporte les indications suivantes :

- Puissance utile :15KW

- Tension d’alimentation :380V/660V

- Fréquence 50Hz

- Vitesse de rotation nominale :920tr/min

- Intensité nominale :25 A

- Facteur de puissance à charge nominale :0.75

Ce moteur est alimenté par le réseau triphasé 220V/380V. la résistance de chaque enroulement mesuré à chaud est égale à 0.5 W. Calculer :

7. le mode de couplage, le nombre de pôles par phase et le glissement

8. la puissance absorbée et le rendement

9. les pertes par effet joule dans le stator

10. la puissance transmise au rotor et le couple électromagnétique sachant que les pertes fer au stator s’élèvent à 500W .

11. les pertes joules dans le rotor

12. le couple utile en bout d’arbre en négligeant les pertes mécaniques et le rendement du rotor

13. pour le démarrage étoile Resistor triangle YRD

tracer le schéma de commande , de puissance et de signalisation( des trois temps de démarrage ). la ligne est issue d’un transfo triphasé Dy5. Que représente le nombre 5.

14. On propose le schéma de Démarrage suivant : figure 1 .Comment appelle t on ce démarrage

15. On désire automatiser le système à l’aide d’un API de votre choix. Traduire le schéma en LADDER

16. on veut ajouter le deux sens de marches , sécuritaire

17. Tracer le grafcet

18. Traduire en LADDER

Solutionnaire

Exercice1

1. P=90*100+ 10*1.73*380*1.5*0.75*0.8= 14923,614W

Q=10* h Ö3 U I Cosj= 10*0.9*1.73*380*6.5*0.82=31535,478VAR

S=Ö(P²+Q²)=34888,4024VA

2. I=S/1.73U =53,07 A Cosj=P/S=0.42

3. Triangle des puissances :

4. Théorème de BOUCHEROT : Cd=P(tg j0 –tg j1)/3U²w =51.72uF

Exercice 3

Pa=Pm + Pexc= Pem+ PC+Pjinduc=Pu+Pjindiut+Pc+Pjinduct=Pu+RI²+Pc+ri²

Pem=Pu+Pjindiut

Pu=UI

Pem=Pa-(Pc+Pjindu)=Pu+Pjindui= U(I+i)+Ra(I+i)²=(U+R(I+i))(I+i)=E(I+i)

h=Pu/Pa=UI/(Ui+ ri²+UI+RI²+Pc)=UI/(Pem+p)

Pem=Pu+ R(I+i)² + Ui= U(I+i)+ R(I+i)²=E(I+i)

UI=0.96*Pem=230*85=19550W Pem= 20364,583W

R(I+i)²=407,29W Ui=610,94W i=2,66A r=U/i=86,47W I=I’-i=85-2.66=82,34A

R=0.053W

R(I+i)=4,65V E=U-R(I+i)=230-4.65=225V

R=U/i=120/1.6=75 W Pexc=Ui=120*1.6=192W Pjinduit=Ra*(I+i)²=0.46*(16+1.6)²=142,5W

P e m = P a-(P c + P j induct)=Pu+Pjinduit=

h=Pu/Pa Pa=PuMoteur+Pexc Pu=U(I+i)

Exercice 4

Rép. A) i=U/r=120/80=1.5A

b) I’=I+i I=I’-i=37,5-1,5=36A

c) E’=U-RI=120-0.5*36=102V

6. Pem=E’I=102*36=3672A

7. Pem=0.105 T*N T=Pem/0.105*N=3672/1800*0.105=19.5Nm

8. RI²=648W ri²=80*1.5*1.5=Ui=120*1.5=180W

9. Pa=U(I+i)=120*37,5= 3825W Pu=E’I-p=102*36-700=3372W

h=Pu/Pa=0.8816 = 88,16%

10. R+Rh=120/60 =2W Rh=1.5W

Électricité@

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Exercice

Solutionnaire

Sujet 3 : Moteur asynchrone

Sujet 4 : Ladder

Solutionnaire

1. La base des API

Question #1 - (1 point) Un contact à fermeture d’un dispositif de mesure de Pression de fluide actionne un relais temporisé au travail. Dessinez le circuit correspondant, sachant que ce dernier est alimenté sous 240V_CA. Comment appelle-t-on le contact d’entrée TOR.

Question #3 - (1 point) Donnez les adresses de la première et la dernière sortie, et celles de la première et la dernière entée du module principal d’un SLC 100 1745- LP103.

Question #5 - (2 points) Un automatisme nécessite les éléments du tableau ci-dessous. Complétez-le en indiquant une adresse pour chaque fonction. Attention, ces éléments se retrouveront dans le même fichier.

Question #6 -

(2 points / Erreur ! Source du renvoi introuvable.) Combien d’entrées et de sorties sont nécessaires pour réaliser la Commande de démarrage du moteur. La partie en gras représente la section puissance et n’est pas sujette à modification.

Question #7 - (3 points / Erreur ! Source du renvoi introuvable.)Réalisez la traduction du schéma électrique de la Figure 1-1 en diagramme en échelle. Vous devez respecter la syntaxe propre à l’automate programmable SLC 100.

a) On place, dans le programme, un contact à ouverture sur les lignes de sorties KM1 et KM2.

b) On place un contact à ouverture de KM1 en série avec le contacteur KM2 et vice versa.

c) On place les contacts auxiliaires à ouverture de KM1 et KM2 en série avec le relais KA1.

d) On place les contacts auxiliaires à ouverture de KM1 et KM2 sur une entrée de l’automate et on en tient compte dans le programme.

e) On place les contacts à ouverture de KM1 et KM2 en série avec l’entrée V_AC/DC du module de sortie.

Question #9 - (3 points / figure ‎1-2)Réalisez uniquement le diagramme en échelle, respectant la syntaxe du SLC 100, de l’automatisme suivant:

Question #10 - (1 points / figure ‎1-2)Citer les trois types de détecteur infrarouge.

a) Les placer à fermeture en parallèle avec les détecteur #1 et #2.

b) Placer un bouton à fermeture en parallèle avec le détecteur #1 et un autre à fermeture mais cette fois en série avec le détecteur #2.

c) Les placer à ouverture en parallèle avec les détecteur #1 et #2.

d) En placer un à ouverture en série avec le détecteur #1 et l’autre à fermeture en parallèle avec le détecteur #2.

e) Placer un bouton à fermeture en parallèle avec le détecte. #1 et l’autre à ouverture en série avec le détecteur #2.

f) Aucune de ces réponses. Expliquez en détail pourquoi?

1.1.2 Cos

R statorique

Sujet 2

( 12 pts)

Eléments de Correction

Ex3

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Sujet 4 : Ladder

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1. La base des API

Question #1 - (1 point) Un contact à fermeture d’un dispositif de mesure de Pression de fluide actionne un relais temporisé au travail. Dessinez le circuit correspondant, sachant que ce dernier est alimenté sous 240VCA. Comment appelle-t-on le contact d’entrée TOR.

Question #3 - (1 point) Donnez les adresses de la première et la dernière sortie, et celles de la première et la dernière entée du module principal d’un SLC 100 1745- LP103.

Question #5 - (2 points) Un automatisme nécessite les éléments du tableau ci-dessous. Complétez-le en indiquant une adresse pour chaque fonction. Attention, ces éléments se retrouveront dans le même fichier.

Question #6 - (2 points / Erreur ! Source du renvoi introuvable.) Combien d’entrées et de sorties sont nécessaires pour réaliser la Commande de démarrage du moteur. La partie en gras représente la section puissance et n’est pas sujette à modification.

Question #7 - (3 points / Erreur ! Source du renvoi introuvable.)Réalisez la traduction du schéma électrique de la Figure 1-1 en diagramme en échelle. Vous devez respecter la syntaxe propre à l’automate programmable SLC 100.

a) On place, dans le programme, un contact à ouverture sur les lignes de sorties KM1 et KM2.

b) On place un contact à ouverture de KM1 en série avec le contacteur KM2 et vice versa.

c) On place les contacts auxiliaires à ouverture de KM1 et KM2 en série avec le relais KA1.

d) On place les contacts auxiliaires à ouverture de KM1 et KM2 sur une entrée de l’automate et on en tient compte dans le programme.

e) On place les contacts à ouverture de KM1 et KM2 en série avec l’entrée VAC/DC du module de sortie.

Question #9 - (3 points / figure ‎1-2)Réalisez uniquement le diagramme en échelle, respectant la syntaxe du SLC 100, de l’automatisme suivant:

Question #10 - (1 points / figure ‎1-2)Citer les trois types de détecteur infrarouge.

a) Les placer à fermeture en parallèle avec les détecteur #1 et #2.

b) Placer un bouton à fermeture en parallèle avec le détecteur #1 et un autre à fermeture mais cette fois en série avec le détecteur #2.

c) Les placer à ouverture en parallèle avec les détecteur #1 et #2.

d) En placer un à ouverture en série avec le détecteur #1 et l’autre à fermeture en parallèle avec le détecteur #2.

e) Placer un bouton à fermeture en parallèle avec le détecte. #1 et l’autre à ouverture en série avec le détecteur #2.

f) Aucune de ces réponses. Expliquez en détail pourquoi?

1.1.2 Cos

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Question #1 - (1 point) Un contact à fermeture d’un dispositif de mesure de Pression de fluide actionne un relais temporisé au travail. Dessinez le circuit correspondant, sachant que ce dernier est alimenté sous 240V_CA. Comment appelle-t-on le contact d’entrée TOR.

Question #6 -

(2 points / Erreur ! Source du renvoi introuvable.) Combien d’entrées et de sorties sont nécessaires pour réaliser la Commande de démarrage du moteur. La partie en gras représente la section puissance et n’est pas sujette à modification.

e) On place les contacts à ouverture de KM1 et KM2 en série avec l’entrée V_AC/DC du module de sortie.