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Baccalauréat Professionnel Électrotechnique, énergie, équipements communicants

Baccalauréat Professionnel Électrotechnique, énergie, équipements communicants Session : sujet 0 Durée :5 heures Coefficient : 5 Épreuve : E2 SUJET Page 5/30 Baccalauréat Professionnel Électrotechnique, énergie, équipements communicants ÉPREUVE E2 Étude d’un ouvrage CORRIGE : tronc commun - Partie A : DISTRIBUTION de L’ENERGIE ELECTRIQUE - Sujet (documents à compléter)……………...page 6/30 à page 10/30 - Partie B : SUPERVISION de TEMPERATURE de la ZONE de STOCKAGE - Sujet (documents à compléter)………...……page 11/30 à page 15/30 - Partie C : AUTOMATISME du CONVOYEUR de PALETTES - Sujet (documents à compléter)……………...page 16/30 à page 18/30 Sujet : Tronc commun Bac Pro ELEEC Session : sujet zéro Épreuve : E2 Sujet tronc commun Page 6/30 Partie A : DISTRIBUTION de L’ENERGIE ELECTRIQUE On souhaite : - Diminuer la consommation d’énergie réactive afin de réduire la facturation de cette énergie par EDF. - Vérifier si la protection des personnes est assurée sur cet équipement afin de prévoir toute modification. A1 – Gestion de l’énergie : Une analyse de la consommation d’énergie électrique a permis de constater que l’énergie réactive facturée est importante malgré la présence d’une compensation au niveau de chacun des trois transformateurs de distribution de l'énergie. On vous propose d’étudier la possibilité de réduire la facture en ajoutant des batteries de condensateurs à celles existantes et de vérifier si les protections et les câbles d’alimentation restent adaptés à cette modification. A1.1 – Détermination de la puissance réactive totale à fournir par les batteries de condensateurs à l’aide des documents : DT18 et DT19 (pour ce calcul on prendra en référence la facture du mois de février). A1.11 – Calculer à partir des énergies active et réactive mesurées au mois de février, la tangente ϕ correspondante. A1.12 – Calculer à partir de l’énergie active mesurée au mois de février, l’énergie réactive en franchise (pour tg ϕ = 0,4). En déduire l’énergie réactive à compenser. Formule : tgϕ = Wr / Wa Résultat : Appli. numérique : tgϕ = 201887 / 336106 tgϕ = 0,6 Energie réactive en franchise (Wrf) : Energie active (Wa) mesurée en P + HPH : Energie réactive (Wr) mesurée en P + HPH : Energie réactive à compenser (Wrc) : Wrc = 201887 - 134442 Résultat : Appli. numérique : Wrc = 67445 kVARh Appli. numérique : Appli. numérique : 83920 +252186 50443 + 151444 Résultat : Résultat : 336106 kWh 201887 kVARh Tangente ϕ correspondante : Appli. numérique : Wrf = 336106 x 0,4 Résultat : Wrf = 134442 kVARh /6 /3 /65 Sujet : Tronc commun Bac Pro ELEEC Session : sujet zéro Épreuve : E2 Sujet tronc commun Page 7/30 A1.13 – Calculer le temps à prendre en compte sachant que le mois de février est pris comme référence pour le calcul et comporte 28 jours dont 4 dimanches (considérer que pour les autres jours du mois l’usine fonctionne 24h /24 et 6 jours sur 7). A1.14 – Déterminer la puissance réactive totale (Qrc) à fournir par les batteries de condensateurs afin d’éviter la facturation d’énergie réactive. A1.2 – Vérification de la conformité de l’alimentation des batteries de condensateurs à placer au niveau du transformateur de 630 kVA (protection, câble d’alimentation) à l’aide des documents : DT3, DT4, DT21, DT22. Pour cette modification, on ajoutera au niveau du transformateur de 630 kVA un ensemble de batteries de condensateurs de valeur identique aux batteries existantes. A1.21 – Rechercher la valeur des batteries de condensateurs existantes et en déduire la puissance réactive totale à fournir. A1.22 – Calculer dans ce cas, le courant d’emploi (Ib)pour le départ « condensateurs » en respectant les prescriptions recommandées par la norme NFC 15-100 concernant les condensateurs de puissance. – En déduire les caractéristiques du disjoncteur protégeant le départ « condensateurs » sachant que le courant de court-circuit présumé à cet endroit de l’installation est < à 25 kA. Formule : QC = U. I .√3. sinϕ I = QC / U.√3. sinϕ Résultat : Inc = 144,35 A Appli.numérique : Inc = 100 000 / (400 .√3. 1) Référence : Qc existante : 50 kVAR Qc totale (après modification) : 100 kVAR P.D.C. Icu : Nb de pôles : Déclencheur : Calibre : NS 250 N 36 kA 3 TMD 200 D 200 A Courant en ligne pour Qc totale : Inc Appli.numérique : Résultat : Ib Courant d’emploi : Ib = 144,35 x 1,3 Ib = 187,7 A t = (24)x(16) Appli.numérique : t = 384 h Résultat : Temps à prendre en compte : (28 - 4) = 24 Nombre de jours travaillés dans le mois : (24 - 8) = 16 Nombre d’heures à prendre en compte dans la journée : Formule : Qr = Wrc / t Résultat : Appli. numérique : Qr = 67445 / 384 Qrc = 176 kVAR Puissance réactive totale (Qrc) : /3 /3 /1 /9 Sujet : Tronc commun Bac Pro ELEEC Session : sujet zéro Épreuve : E2 Sujet tronc commun Page 8/30 A1.23 – Déterminer la section des câbles de ce départ « condensateurs ». A1.24 Déduire des questions A2.2 et A2.3 les modifications à apporter à l’installation. A2 – Schéma de liaison à la terre : Vérification de la conformité du départ de l’équipement « filmeuse-convoyeur de palettes » du point de vue de la sécurité des personnes à l’aide des documents : DT3, DT4, DT5 , DT20. A2.1 - Identifier le type de Schéma de Liaison à la Terre de l’installation. A2.2 - Justifier votre réponse à partir du schéma du poste de transformation. A2.3 – Préciser la conséquence de l’apparition d’un premier défaut d’isolement sur cette installation. Identification : I T Présence d’ un C.P.I. d’une impédance et d’un éclateur /2 /1 /2 - La continuité de service de l’installation est assurée malgré la présence du premier défaut. In = 200 A In (calibre du déclencheur) Iz I’z Section du câble en cuivre: S Formule : Appli.numérique : Résultat : Iz = 200 A I’z = Iz / K I’z = 200 / 0,91 I’z = 220 A S = 70 mm² /6 /4 50 mm² Modification à apporter : Eléments existants : Câble : - changer le câble d’alimentation des batteries de condensateurs (70 mm² à la place de 50 mm²) Disjoncteur et déclencheur : NS 250 N TMD 100D - changer le déclencheur du disjoncteur (TMD 200 D à la place du TMD 100 D) Sujet : Tronc commun Bac Pro ELEEC Session : sujet zéro Épreuve : E2 Sujet tronc commun Page 9/30 Premier défaut : A2.4 – Calculer le courant de défaut maximal qui peut circuler dans cette installation dans le cas d’un défaut franc entre une phase et la masse d’un récepteur (on néglige l’impédance des câbles). A2.5 – Calculer dans ce cas la tension de contact Uc et préciser si celle-ci est dangereuse. Deuxième défaut : Pour ce deuxième défaut, on se propose de vérifier la conformité du circuit d’alimentation de l’ensemble Filmeuse-Convoyeur de palettes. Les masses sont interconnectées à une seule et même prise de terre. A2.6 – Calculer, pour le circuit constituant la boucle défaut, la résistance RPE résistance du conducteur de protection et la résistance Ra du conducteur actif sachant que la résistivité du cuivre vaut : 23 mΩ.mm2/m. A2.7 –– Calculer le courant de double défaut Idf en appliquant les conditions de coupure automatique de l’alimentation prescrites dans la norme NFC 15-100 nommer l’appareil qui doit réagir à ce courant de défaut et préciser son repère. On utilisera la méthode conventionnelle décrite dans le guide C15-105 (on néglige la réactance des conducteurs). A2.8 – Rechercher dans l’extrait de la norme NFC 15-100 le temps de coupure maximal du dispositif de protection à installer en tête de cette installation. /6 /5 Formule : V = (RA + RB + Z) Id Id = V / (RA + RB + Z) Résultat : Id = 225 mA Appli.numérique : Id = 230 / ( 15+7+1000) Formule : Uc = RA x Id Résultat : Uc = 3,38 V Appli.numérique : Uc = 15 x 0,225 Conclusion : Uc est < à 50 V Justification : Tension non dangereuse Temps de coupure maximal : Fonctionnement instantané Formule : R = ρ x L / S Résultat : Ra = RPE = 0,0575 Ω Application numérique : Ra = RPE = 0,023 x 25 / 10 /4 /3 /1 Application numérique : Id = 0,8 (0,5 x 230 / 0,0575 +0,0575) Appareil qui réagit : Disjoncteur Q 10 Résultat : Idf = 800 A Formule : 0,5 U’ Idf = 0,8 Ra +RPE Sujet : Tronc commun Bac Pro ELEEC Session : sujet zéro Épreuve : E2 Sujet tronc commun Page 10/30 A2.9 – Déterminer à partir de la courbe ci-dessous le courant Ia assurant le fonctionnement du déclencheur TM40D dans le temps prescrit : Exécuter le tracé sur la courbe et noter le calcul de Ia dans le tableau ci-dessous. Tenir compte de la tolérance de 20% pour le courant de fonctionnement instantané admise par la NF EN 60974-2 (C63-120) uploads/s1/ corrige.pdf