Electronique industrielle 2006 Ingénierie et Management de Process Université de Technologie de Belfort Montbéliard
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30 janvier 2008
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Examen du Supérieur Université de Technologie de Belfort Montbéliard. Sujet de Electronique industrielle 2006. Retrouvez le corrigé Electronique industrielle 2006 sur Bankexam.fr.
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FINAL UV EL52
NOM : _______________ Prénom : ______________________
Attention faire parties 1 et 2 sur une feuille et parties 3 et 4 sur une autre !
PARTIE1: Etude de la distribution électrique d’un navire. / 30 Le document ci-dessous fait apparaître le schéma de l distribution électrique du navire et du système VICTOR 6000 qui été embarqué à bord.
ts
A compléter à la question 1.8
Dans le domaine maritime, la coque métallique du navire fait office de « masse » reliée à la mer, ce que l'on considère généralement comme étant la « terre » du point de vue de la sécurité des personnes.
Voici quelques extraits de la norme NF C 15-100 :
1• Prise de terre : corps conducteur enterré, ou ensemble de corps conducteurs enterrés et inter-connectés, assurant une liaison électrique avec la terre (ou coque du navire), 2• Terre : masse conductrice de la terre (coque du navire), dont le potentiel électrique en chaque point est considéré comme égal à zéro (référence théorique),
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3• Conducteur de terre : conducteur de protection reliant la borne principale de terre à la prise de terre (coque du navire).
A partir du schéma de la distribution électrique donnée page précédente, relever les caractéristiques de l’alimentation du navire.
D’après le schéma, indiquer quel est le schéma des liaisons à la terre à bord du navire.
Pour ce schéma SLT, donner le nom et la référence de l'élément qui lui est associé et expliquer son rôle.
Nommer l'élément qui ne figure pas sur ce schéma SLT. Justifier son absence.
Donner l'avantage qui justifie l'emploi de ce schéma des liaisons à la terre.
Le système VICTOR 6000 dispose de son propre TGBT protégé par un disjoncteur DJ2. Ce TGBT comporte un départ pour alimenter le câble électro-porteur, deux départs identiques pour alimenter les moteurs des groupes hydrauliques et un départ vers les équipements annexes tels que la climatisation, l'éclairage, etc. 1.6 Donner le rôle du transformateur T1. Justifier clairement votre réponse.
On rappelle que le câble est alimenté en 2 000 V, qu'il a une longueur de 9 000 m et qu'il peut être immergé ou enroulé sur le treuil à bord du navire. Il va de soi qu'un défaut du câble doit être im-pérativement détecté et signalé. 1.7 Indiquer la solution technique qui a été adoptée pour détecter un défaut du câble. Donner la référence de l'appareil qui assure cette fonction..
1.8
En utilisant la présentation du VICTOR 6000 ci-dessous, effectuer le bilan des puissances nécessaires pour alimenter le système embarqué en complétant le schéma de la distribution du navire donné page précédente.
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On considère que le rendement du convertisseur est de 0,90 et que celui du transformateur T2 est de 0,95. 1.9 Calculer la puissance fournie au départ du câble.
1.10
Pour ce schéma SLT, donner le nom et la référence de l'élément qui lui est associé et expliquer son rôle.
Le véhicule est alimenté depuis la surface par une source triphasée de 2 000 V 400 Hz et par un câble électro-porteur de 9 000 m de longueur. Le câble devant subir des cycles d'enroulement/déroulement, les conducteurs de phase, pour une plus grande souplesse, sont fractionnés et multibrins. Les caractéristiques du câble sont données ci-dessous.
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-3 2 Calculer la résistance d'une phase (on prendra ρ = 20 × 10 Ωmm /m). Vérifier votre calcul avec les données constructeur.
En bout de câble, un transformateur abaisseur et un redressement filtré permettent d'obtenir un BUS continu de 250 V.
1.12
1.13
Donner les avantages d'une alimentation en 2 000 V par rapport à une tension usuelle de 400 V.
On prendra comme puissance fournie en surface au câble P = 40 kVA. Calculer le courant nominal en ligne.
On désire évaluer l'influence du câble seul dans le transport de l'énergie au niveau de la chute de tension.
1.14
1.15
En prenant pour inductance par phase 0,3 mH/km et pour résistance par phase 30 Ω (la capacité du câble est négligée), déterminer la valeur de la chute de tension par phase. On prendra cosφ= 0,85. On rappelle la formule approchée de la chute de tension pour une phase : U3I(RcosXsin ) D 1 ´ ´j#j B
Calculer la chute de tension relative pour une phase en %.
PARTIE2: Système «RKYO» de fabrication de la neige. ( / 20 pts) Le document page suivante donne le schéma unifilaire du Tableau Général Basse Tension de l’installation d’enneigement. Le schéma général du TGBT fait apparaître quatre actionneurs principaux dont les caractéristi ues sont ra elées ci-dessous :
2.1
2.2
2.3
Calculer pour chaque branche le courant d’emploi. On suppose les coefficients d’emploi et de simultanéité égaux à 1.
Justifier le choix du calibre des disjoncteurs repérés Q2, Q3, Q4 et Q5.
En tenant compte d’un coefficient global de simultanéité et d’utilisationKsu= 0,75 au niveau de Q1, calculer le courant d’emploi total à l’arrivée du jeu de barres de l’usine à neige et justifier le choix du calibre du disjoncteur repéré Q1.
Le disjoncteur Q4 qui alimente le départ terminal de la pompe d’enneigement est un appareil de type « COMPACT NS 630N » muni d’un déclencheur électronique STR23SE dont les caractéristiques sont données dans les pages suivantes. On trouve sur le déclencheur électronique les paramètres : - I0= K0avec Kx In 0ayant une des valeurs suivantes : 0,5 – 0,63 – 0,7 – 0,8 – 0,9 – 1. - IR= KRx I0 avec KRayant une des valeurs suivantes : 0,8 – 0,85 – 0,88 – 0,9 – 0,93 – 0,95 – 0,98 – 1. 2.4 Déterminer la valeur de réglage du déclenchement long retard LR contre les surcharges pour un fonctionnement nominal de la pompe d’enneigement.
2.5
2.6
Préciser en quoi consiste la sélectivité des protections.
Nommerau moins deux techniques pouvant être mises en oeuvre pour assurer une bonne sélectivité dans la protection d’un réseau électrique.
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2.7
2.8
Le Schéma des Liaisons à la Terre de l’usine à neige est TNS. Définir chacune de ces 3 lettres.
Rappeler les caractéristiques du SLT de l’installation notamment en ce qui concerne : -les techniques d’exploitation, -les dispositifs de protection, -les contraintes et avantages.
PARTIE3/ 25 pts): TARIFICATION. (
Le document page suivante donne le relevé de consommations d’énergie électrique pour 1 mois d’une entreprise.
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
Indiquer s’il s’agit d’un tarif bleu, jaune ou vert. Rappeler les gammes de puissance pour chaque tarif.
S’agit-il d’un relevé de consommation pour la période Hiver ou Eté ?
Préciser l’option choisie par l’entreprise ? justifier votre réponse.
Calculer la consommation totale d’énergie électrique active.
On désire savoir si l’entreprise va payer une franchise ou non sur la consommation d’énergie réactive. Indiquer la valeur de la tangente PHI (imposée par EDF) à ne pas dépasser.
Calculer la tangente PHI sachant que l’on se base sur la consommation « P+ HP »
L’entreprise va-t-elle payer une franchise sur l’énergie réactive consommée ? si oui, indiquer l’énergie réactive franchisée.
L’entreprise fait appel à vous pour éviter de payer cette franchise. Que préconisez-vous ? On donne les caractéristiques de l’alimentation : 3*400V~ 50 Hz. Calculer la valeur du composant à installer pour remédier au problème.
PARTIE4: SCHEMA. ( / 25 pts)
Un chantier possède deux transporteurs à bandes entraînés par 2 moteurs asynchrones triphasés M1 et M2. Ils servent au transport de pierre de faible poids.
Pour éviter la surintensité due au démarrage simultané des 2 moteurs, on temporise le démarrage de l’un par rapport à l’autre c'est-à-dire que le transporteur n°1 (M1) démarre en direct puis le transporteur n°2 (M2) démarre après 5s. Si le transporteur n°1 s’arrête alors le transporteur n°2 s’arrête également. Un arrêt d’urgence S0 permet également de couper l’alimentation des moteurs.
Cahierdescharges:
Transporteur n°1 : disjoncteur magnétothermique Q1, mise en marche du moteur M1 (KM1) par S1 ou S2, arrêt par S3.
Transporteur n°2 : démarrage étoile-triangle alimenté par un sectionneur porte-fusible Q2 -KM2 :contacteur de ligne -KM3 : contacteur pour le couplage triangle -KM4 : contacteur pour le couplage étoile Final EL 52 18/01/07
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Le moteur M1, démarrant à vide, est à démarrage direct dont voici les caractéristiques :
4.1)
4.2)
4.3)
400/690V
-1 1460 tr.min
22kW
cosj0,85
Sur un réseau 3*400V~, donner le couplage du moteur. Justifier votre réponse.
h0,897
Rechercher le schéma de puissance correspondant au cahier des charges p.7/9 et que l’alimentation de la commande se fait par un transformateur 400/24 V avec mise à la terre du neutre.
Rechercher le schéma de commande correspondant au cahier des charges p.7/9, n’oublier pas les sécurités,…. On prendra un contacteur auxiliaire KA1 pour la temporisation de 5s.
Le soin et le respect des symboles seront pris en compte dans la notation
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Eric à toi de jouer : mets de la tarification, un peu de schéma, de la compensation d’énergie réactive
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