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Sources d'énergie électrique 2006 Génie Electrique et Systèmes de Commande Université de Technologie de Belfort Montbéliard

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Examen du Supérieur Université de Technologie de Belfort Montbéliard. Sujet de Sources d'énergie électrique 2006. Retrouvez le corrigé Sources d'énergie électrique 2006 sur Bankexam.fr.
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300kW
20m
documentsnonles?olien(Dur?eautoris?s)geMardissanc27estjuinisations.2006prL'examenisol?estestdivis?ecapableend?velopptroisppartiests):atterie1.fonctionnement.Questionsl'?tudedeunecourssur(6,5estpvitesseoinnominalet)m/s.;es2.chesExercicel14:pr?tudechard'un?syst?meour?olien:(3ts)penoin?oliennets)hrone;EL533.pageExercicelargemen2?:tournanv43?hiculeppiledu?14comojetbustiblede(10,5giesplesoinvousts).d?velopp1sQuestionsndpeDonnercoursde(6,5depd'uneoinlests)autionsQuestionenboExercice1d'un(1,5pppropoinl'aliments)d'un:?Expliquerisanlehinefpuonnominalectsenionnementgured'uneanpilemo?r?pandu,cd'unombustipalesbledePEMF?Coisine(Sch?maElle+fournirrssanc?laactions).enQuestionennetopr2de(1,5ementpcoin?nerts)quel:sontDonnerd?marlequemoadopteriezd?leourd'unersupeurerutilcQuestionondensateur,oexpl(1,5iqueroinp:ourlequelollecharretaisond?lagecbapetacit?prdecc?eendrdernierpestsontron?s2gr1ande.?tudeExpliquersyst?mebr(3ioin?vementNouslaosonsstructurdeetationd'un?lectricit?supsiteergr?cecuneondensateurutilettlesmacmat?riauxasyncutilis?s.deheures,i2eCettde?olienne,Questionn.oe3pr?(2t?eplao1insuivts)te,:unDonnerd?lelestpelleoidot?enrotorttroiss(deFinalfortsetdiam?trelestpuneointsvfaiblesdedestr/mn).di?restentesde?nersagiesuireenouvelableslorsque?vitesseSivvoust?tiezcomprisertreespm/sonsable22d'un1P = 300kWUN
N = 1485N
ηm
ηe
ρ
−31,225kg·m
delamacde90lahineeasyncenhroneateur.Cesd'uncaract?ristiquesmassesonctestim?d?niessurparinleavoirconstructeurdelorsqueela?macrhinegieasyn-ctriquecEnhronecfonctionnedeen3moteurutili.surfacolien4mpla?lniquee?s,erotor?etcagede;decalimengietationde:96230duir/e400dispVeo50nHzp;:lapuissanced?terminer?lectriqueque:disquelensousArbredereinpFosertienc;c?vitesseLnominalede:?Vde?lectriqueFig.?nergie%BleAendementtr/mn.la2.1onversionCaract?risationl'?nerdem?l'?olienneanique(3?nerp?leoinl'?ts)estQuestion?n%.od?1e(0.5puissancpm?oinaniquets)onible:l'arbrCompl?terlentlel'a?rsch?mag?n?rprQuestionopoos?(1enoindiquantt)leEnnomsantdesloi?lBetz?mentslaAeetdoitB.leQuestion?nqui,ol'action2vent(115p/s,oermetindispt)de:puLssancem?ra-endementnominalem?alcul?cpraniquec(demment.rapideapvolumiqueCaract?ristiquesl'airolienneest.galenprincip4Sch?maestim?1?ts)tD?terminerdiam?trQuestiondeso?les.(0,5Arbreoin):delele'ensemblepest2ηtH2H2
IU
PP
P P
P
M = 1200
2S = 2,5
C = 0,3
C = 0,01
D = 0,52
r = 7,2
→ η = 0,90t
?embarquer):2pMasseour(10uneairvuloiturede?lectriqueprobl?mepvourdi?renuneairautonomie?hiculeettkgunCoproldeDiam?trevitesser?ductiondonn?s.ha?nePr?senertisseurtation:dunette,syst?me(puissanceOnactionconsid?revlFigetesyst?mecdonn?fronparmlapgurect2.deLaPr?senpilets)?comcombustibletest?lectriquedeconthineyprendemenebrePEFactivC.puissanceElleauxestFig.alimendet?edudirectemencaract?ristiquesthien(vh3)ydrog?nesuivsto:comkpile?sous:pressionl'exercice(300;atm)tetdansenxoObxyg?neecienautmoduy;enrouesd'unoincompresseurm?ortair.r?ducteurLapilepilealimenlate,tractiond'unerouespartExercicelevmoteurmac?lectriquer?ducteurptielourtladetractionnomdee,lasurfacevnetteoiture,aux,constetbrute,d'autrecompresseurpart,bustiblele2sSyst?meauxitrliairesCaract?ristiquesdevlaLespileduque?l'oncconsid?reraeauoirnom.bresondelestroisan:sle:compresseurv??airune;;Surfacelatalepdimensionnerompestede?jectifeaun?ceecienssadeire?n?trationaul'airrefroidissemenL'obtifsdejel;aCopilet;roulemen:d'hrtit?tation.3.1tilateurn?cessairedesau:refroidissemenrtpdebustiblela;pile.Rappdedu:??hicule;Rendemendecdequanmoteurcomp:cellules,:ydrog?nebruteetle3ven31 2~F =− ρ v SC ~x,
2
v ρ ρ =
1,3
~F =−P C ~x,
P
~v
~Rr~y
1 2~F =− ρ v SC ~xx2
G
~x
~ ~F =−M gC ~x Fr r t
~P =M ~g
V
j
V > 100V
I
In
n˙ = ,2
2
n =
96485
P = 400
uleformrac?ladeparpardonn?ela(2)forceo?laest(pesttensionrepr?senvtedihlenpdeoidsrappdutilateurvl?hicule.auttal)On(horizonnesol?hiculele(3)surlerouescouransladeFr?sistancenomLaF,).(Fairauxiliaires3etkg/mbleairsoit(pil'airvairestdegurequequeolumilavjamaismasseVlaac,miairsuretrappm/s)en(enmolaire?hiculeetvdedu:v?ssecvite(4)laestestdeo?pile(1)constanxaradaairqueairPuissance:consid?rerateompanvvtsuivpuis-l'?quationquelleparpuissanceFig.par3CetteeBilantilateur)destfordonn?eclaes4(b).sursouhaitelelav?hiculedeCaract?ristiquespiledesoitlainf?rieurepile100On:adopteraPunnmound?lel'airstatiqueOndeellelarelationpiletre?d?bitcomdeeydrog?neaux,constlertpard?bit?e(5)lsapilecourbr?sistanceeHdetepeolarisational(tension?quivd'uneo?cellulecdonn?lecbreencellulesvlaoltsetenlafonctiontedeFlaydensit?ladeellecouranC/mol).tdesestOnexprim?equeenpmA/cme2le)endonn?econsommenparensemlauneguresance4(a)onstantepaquegelasuivd?anivr?ete.laLale.caract?ristiquepuissancedensit?ompde+puissance-densit?endevcouranbustibleOnrepr?sent?Wpar4j
j
courantde1000courant400(mA/cm)2com-))0.42000.5?0.6densit?0.7de0.8de0.9(mA/cm12001.16001.26000de200W/cm400(b)600puissance-densit?800d'une1000comTDensit?ensioncouranDensit?decellul2e100bustible300(V)5000.30(a)400Caract?ristique800TDensit?ension-densit?puissancede(mcouran2t0d'uneCaract?ristiquecelldeulededetpilecellule?pilebustible5
P
V !γ−1
γq˙ T c Pair e
P = −1
η η P0
η
η
γ γ = 1,4
q˙air
P0
P
c c = 1004 ·
Te
P
P−7q˙ = 3,57×10 ν ,
V
ν
V
Te
η 70%
η 90%
P
ν
mmrendementenscompresseurt?lectriquetedu293,15moteurcompresseur)duadopt?compresseurscpile.co?ratureecienct;isenfonctionnementropiqueLedeacc?l?rationl'airde:etpunecompon::te:anlesuiveculelformtdu3d?bitmassiqueled'air2.[kg/s]basela6par?pression2.atmosph?riquep[atm]dedonn?ecsysttensionpressiondedecesortielesduancompresseurla(pressionl'airsyst?me)?gale[atm];esttpprecapacit?estthermique?devl'airleEllemoteurtppile.pressionadulestde;[J/kgecienpuissance?galK]routierlaroutierdedetempdivis??rature:d'en0tr?e0desl'airconstan[K]0Latv3.aleurkm/hducd?bitrepr?send'airlaestd'li?ecellule?lalaDanspuissanceprobl?mebruteconsid?rera(donn?eendsuivbrutetes)detempladepilesystsuivestan?tKlaformrendemenuledusuivomansseurtec:constand?petetgaair?tearendemenmrendemenconstanduet(du?constanpasestn'esttelle,?gal(6)?t;quanlacompresseur,dedutbrutesyst?me?lectriquesystcdepuissanceatm20encost4.estconstan?deCycle0adopt?pcycletdes(prol5.vitesse)deestkm/hen0phasesen1.sde6.km/hp4tkm/hs.5par;rappvitesseortte?4lakm/hquanendantit?5d'air;th?oriqued?c?l?ration?40fournir)?(7)km/ho?7La;estvitesseleteco2ecienkm/htendande6rapp;ortd?c?l?ration?20la?st?ckm/hhiom?trie4(repr?sen;tearr?tleendansurplus13d'air6Γ F
P v
F
vF ρ v S M g C
t
P
t = 5s
P
32kW
jm
V
P
V (j) P
P
P
P
pt):D?terminerladeDimensionnemene,rmaximale.elationnentrl'expred?livrlenettconouple5,etd'unerensuressionleslerQueoues2)etiblelanetteforlescD?terminere(deQuestiontrctriqueactionlmotriceletladuQuestionv?hicule.eQuestion6npuissanconette,max2doit(0,5pilept)P:pileD?Questionduirpt)eetladepuissancetteecm?etc(anique(0,75Puissancelamesseurdetensiontrhineactionpuissancenefonctionomp,maxdebrutelaarvites(0,75senum?rique3.2.1puissancetndept)laalorsfor?lecmaximaleeFigdelatr?actiondetes.comt(2,5(sanslalaqued?veloppuneer)arrondiedu.v?hicule.7QuestionD'aprnesop3la(0,75ept)our:deEndensit?aantpplpiquanttensionleelprincipc,mineofondamental:de(num?rique)laedynamique,cexprimecrdedecfla?onmaclitt?rdealebrutelalaforcc1efonctiondesanctroactioneendanpiletoen:fonctionladelaind?pmaire,Questionto,(0,25son:vvaut,la3.2.5)evctrique,e?n,(voir3.2.1.rque,piledfournir(de3.2.2dtpartiesla.?Questionbustn1/2opt)4ar(0,25suitept)admettra:laD?aduirpuissanceemaximaledes?questionsts)prQuestion?oc(0,25?:dentes?sl'gurexpr4(a)ession4(b)litt?ragealed?terminerdedensit?lapuissancpuissancmaximale.epm?ccdensit?aniquepuissancleslamded?veloppour?maximaleeoinp)arlalesminimalercoues.luleQuestion(3n).on58(1pt)pt)Donner:essionLdeapuissancpuissanc?leedum?omprc?lectriqueaniqueompmaximalefonctionsurlaund'une(0,25elbruteu?epclalaQuestionetola(0,75e:cyclerd?livroutiereestaratteintepile.ennn9d'acpt)cQuel?lest?-puissancrdeationomprdemaximalelacprenemi?rdeepuis-phaseedumaximalecyclebrute,max(c.-?-d,??pouteslaT?Questionsnpuissance10d?livrpt)eQuelarestpilevaleurFigde2puissancagebrute?aximale3.2brute,max).?Calculerp(donnerlala(voirvaleur.num?rique)pc3)ette745kW
S
n
n
P V = n T
P =
n
V
= 8,314 ·
T T = 293,15
unepuissancebruteouunebustmaximalevolumearrondie(1?:apuissancpilequer.pQuestiongaznseuleo(SAP)11(pr(0,5opt)es):aQuelrleardoitnombr?trdese?rlaesurfacsourecactivequeltotalel'utilisationlaJustiertot:deelag?nepilee?estQuestion300nlaoon12la(0,5325,024pt)p:RQuelRestK]ledenombractioneominimalavantagesdeec?elquelulescquepcpr?emettrlaeonse.en(0,5s?rieestsurm?trlaenpiledihydr?emb3.2.4laConsommationsupp?lenck?eessionr?gel?tiquedes(2,25:plaoinPts)essionLet)proloindedelavolumepuissance3brutecdepla2/2pile[J/molsurlaleecycleDimensionnemenestladonn?laparQuestionla(1guresont4l'utilisationpageesuivpuissancanci?te.pileOntelsuppboserasupque?leenomcbreurbdeautorcellulessourdeelaest-elpileavantageuseestr?galen?16180.pt)QuestionQuelnleo(en13es-cub(0,75etpt)litr:deQuelole?estarl'?nerdansgievoiturd?livr(on?oserequepgazarstolasouspileprsurdeleatm)cycleOndonn?app?leQuestionloingazoarfaits14admettr(0,25suitept)R:o?,Sachantestqueprc[Pa]eatmcycle101cPa)orrleespeondmoles?le186dum?tr[mes,]ala[K]onstanteQuestionsgazr?exionarfaits1(1Questionibleocom(0,75?:pileptempdeaturilisationlapiletcquelest3.2.5ledenombr(e,75)dencycles173.2.3pt)cyclesQue?ensez-vouseel'utctuerd'unep?ourombustiblepdansartrcdeourirvoitur100?km.nQ18uelpt)leQuelsestlesalorsdel'd'une?nercgauxiliairiedeceorrassoespeondantela??Questionombustiblenlesoles15atteries(0,75lespt)er:ondensateursQuelDansletypestdelaarquantit?oursdeoldihydrain,oolg?neoutier)cd'uneonsomm?ceauxiliair(endemoles)esurle100pluskilom?tr?esla??pQuestion8P
t I(t) P
0 2,5 456
5 362 43000
5 18 3000
10 18 3000
10 2,5 456
17 2,5 456
17 7,5 1300
23 7,5 1300
23 2,5 456
30 2,5 456
35ts40suiv6co2:7donn?s8donn?es910cycleoin5t10le2t4p4rPr20de20puissanctbrutepla710an1tableau(W)parbrute85son-10oin(A)des25930oPuissanceLes(k0610(s)30W)315Fig.bruteTol(s)lasure4de0pileempsun19