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LYCEE HOUMET SOUK DJERBA DEVOIR DE SYNTHÈSE N°2 Date : 05 – 05 – 2016 SECTION :

LYCEE HOUMET SOUK DJERBA DEVOIR DE SYNTHÈSE N°2 Date : 05 – 05 – 2016 SECTION : SCIENCES TECHNIQUES EPREUVE : TECHNOLOGIE DUREE : 4 heures CLASSES : 4ScT1-2-3-4-5 Constitution du sujet : Un dossier technique : pages 1/5 – 2/5 – 3/5 – 4/5 et 5/5. Un dossier réponses : pages 1/8 – 2/8 – 3/8 – 4/8 – 5/8 – 6/8 – 7/8 et 8/8. Travail demandé : A- PARTIE GENIE MÉCANIQUE : pages 1/8-2/8-3/8 et 4/8. B- PARTIE GENIE ELECTRIQUE : pages 5/8-6/8-7/8 et 8/8. SYSTEME DE LAMINAGE ET DE POINÇONNAGE AUTOMATIQUE I/- Présentation du système : Le système à étudier est utilisé pour réaliser deux opérations : - Obtention des tôles (feuilles métalliques) à partir de lingots d’acier par écrasement à chaud de la matière (laminage) ; - Poinçonnage et découpage des tôles laminées. II/- Description du système : Le système de laminage et poinçonnage comporte essentiellement : - Un poste de stockage de lingots d’acier. - Un four de chauffage. - Un poste de laminage formé par deux rouleaux entrainés en rotation par un moteur asynchrone triphasé M1. - Un mécanisme d’aménage de la tôle laminée devant le poste de poinçonnage. - Un poste de poinçonnage et découpage : Il s’agit d‘une presse mécanique entrainée par un moteur à courant continu M2. Cette presse assure à l’aide d’un poinçon le découpage intérieur et extérieur de la tôle. - Un dispositif de récupération du reste de la tôle découpée sous forme d’un rouleau. Ce dispositif est mû par un moteur à courant continu M3 à vitesse variable. Observation : Aucune documentation n’est autorisée. L’utilisation de la calculatrice non programmable est permise. Dossier technique SYSTEME DE LAMINAGE ET DE POINÇONNAGE AUTOMATIQUE Page : 1/5 775°C Moteur M3 Poinçonnage et découpage Produit fini Tôle Poinçon Lingots d’acier Laminage Lingot Tôle III/- Commande électrique du moteur M1 : On donne ci-contre le GRAFCET de fonctionnement de point de vue PC assurant le démarrage étoile-triangle ainsi que la signalisation pour chaque type de couplage (J ou V) et l’alarme en cas de surcharge (R et A). Legende : IV/- Tableau de choix des moteurs asynchrones : V/- Caractéristiques des couples du moteur M1 en fonction de la vitesse : VI/- Commande électronique du moteur M1 et M3 : a/- GRAFCET PC modifié pour les moteurs M1 et M3 : S1 : Bouton arrêt KM1 : Contacteur ligne S2 : Bouton marche KM2 : Contacteur triangle F : Contact du relais KM3 : Contacteur étoile R : Lampe rouge (surcharge) V : Lampe verte (couplage triangle) J : Lampe jaune (couplage étoile) A : Alarme Dossier technique SYSTEME DE LAMINAGE ET DE POINÇONNEUSE AUTOMATIQUE Page : 2/5 PIC16F877A-20 97 98 200 400 600 800 1000 5 10 15 20 0 0 1200 n(tr/min) Moteur asynchrone Charge Dossier technique SYSTEME DE LAMINAGE ET DE POINÇONNAGE AUTOMATIQUE Page : 2/5 FS1S2KM1KM2KM3MCLRPortd.1Portd.2Portd.5Portd. 6Portd.7RSED4D5D6D7Portb.1Portb.3Portb.4Portb.5Po rtb.6Portb.7 Tableau des affectations pour le microcontrôleur PIC 16F877A Remarque : Le bouton S0 sert à la mise en marche du moteur M3 une fois la modulation de la largeur d’impulsion est réalisée par le PIC16F877A-20 S0 S1.S2. 0 1 t /1 /3s 2 KM1 KM2 Q1 S1 KM1 KM3 T Q1 Q1 S0 S0 S1.S2.F 0 1 (t/1/3s).F KM1 KM3 T J 2 F KM1 KM2 V 3 F R A F.S1 Tu(Nm), Tr(Nm) A c/- Tableau du registre ADCON1 : Dossier technique SYSTEME DE LAMINAGE ET DE POINÇONNAGE AUTOMATIQUE Page : 3/5 b/- Schéma structurel de la carte électronique : U=120V VSS=GND= 0V VII/- Description du fonctionnement de la presse mécanique: (Voir dessin d’ensemble page 5/5) Le poinçon de la presse mécanique assurant le découpage de la tôle est lié au piston (23). Ce dernier est animé d’un mouvement alternatif de translation. Le mouvement de translation du piston (23) est obtenu par un système de transformation de mouvement formé par la manivelle (21) et la bielle (22). Le mouvement de rotation du moteur M2 est transmis à la manivelle (21) par un embrayage frein et une boite de vitesses formée par les roues dentées (12-8-10-18). VIII/- Composants standards: d x pas RONDELLES-FREIN - ECROUS A ENCOCHES A d1 E A Symbole KM Symbole MB A G B d D A-A A A-A S D B G E d1 40x1,5 6 5 58 52 9 8 1,25 6 1,25 6 37,5 32,5 4 5 5 32 38 45 7 6 7 1 4 1,25 5 23 1,25 5 27,5 18,5 1 4 15,5 4 28 5 3 3 10.5 22 4 4 25 5 4 13,5 3 18 4 8.5 3 1 1 1 10 11 8 7 9 3 4 5 6 N° M10x0.75 12x1 15x1 17x1 20x1 25x1,5 30x1,5 35x1,5 IX- Nomenclature : X/- DESSIN D’ENSEMBLE DE LA POINÇONNEUSE : 15 4 Anneau élastique 30 1 Coussinet cylindrique 14 1 Roue dentée 29 1 Axe 13 1 Corps 28 1 Rondelle plate 12 1 Baladeur 27 4 Ecrou Hexagonale 11 1 Fourchette 26 1 Bague épaulée 10 1 Roue dentée 25 1 Bague entretoise 9 1 Arbre primaire 24 1 Bague entretoise 8 1 Roue dentée 23 1 Piston porte poinçon 7 1 Armature polaire 22 1 Bielle 6 1 Bobine 21 1 Manivelle 5 1 Boîtier 20 1 Roulement à bille à contact radial 4 6 Rondelle élastique (belleville) 19 2 Roulement à bille à contact radial 3 1 Disque et garniture 18 1 Rondelle frein 2 1 Bride 17 1 Ecrou à encoche 1 1 Arbre moteur M2 16 1 Arbre intermédiaire Rep Nb Designations Rep Nb Designations Ressort torique E Dossier technique SYSTEME DE LAMINAGE ET DE POINÇONNAGE AUTOMATIQUE Page :4/5 25 24 POINCONNEUSE 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 26 27 28 30 29 29 Dossier technique SYSTEME DE LAMINAGE ET DE POINÇONNAGE AUTOMATIQUE Page : 5/5 B/- Partie électricité : B1/- Etude de la commande électrique du moteur M1 : En se référant au GRAFCET PC donné au dossier technique page 2/5. On propose de subdiviser ce GRAFCET en GRAFCET de coordination et en autres de taches. Compléter les GRAFCETs suivants tout en respectant les données du cahier des charges. B2/- Etude du moteur asynchrone triphasé M1: 1/- La charge à entrainer demande une puissance utile Pu = 1094W. À partir du document constructeur relatif au tableau de choix des moteurs asynchrones donné à la page 2/5 du dossier technique, identifier la référence du moteur convenable puis compléter les indications manquantes sur sa plaque signalétique ci-contre. Référence du moteur : FLS…………………….… 2/- Ce moteur est alimenté par un réseau triphasé équilibré 230 V – 50 Hz. En se référant à sa plaque signalétique : 2-1/- Donner le couplage des enroulements du stator pour le réseau disponible. …………………………... 2-2/- Le démarrage étoile – triangle est-il possible pour ce moteur? Justifier. ……………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………. 2-3/- Représenter sur la plaque à bornes ci-contre les barrettes de couplage. 2-4/- Quelle est la valeur efficace de l’intensité du courant dans un fil de ligne et celle traversant un enroulement en régime nominal ? ………………………………………………………………………………………………………….………………. 2-5/- Calculer la puissance active absorbée par le moteur au point de fonctionnement nominal. ……………………………………………………………………………………………………………………………. 2-6/- En exploitant les caractéristiques mécaniques du moteur et de la charge (voir doss. tech. page 2/5) a- Déterminer la vitesse de rotation du moteur et calculer le glissement correspondant. ………………………………………………………………………………………………….…………..……………. b- Déterminer le moment du couple Tu exercé sur la charge mécanique : Tu = ………………… Nom : ………..………….. Prénom : …………………….....…. Classe : 4ScT..… N° :….. Gr. : …. 20 Feuille réponses SYSTEME DE LAMINAGE ET DE POINÇONNAGE AUTOMATIQUE Page : 5/8 b/- /0.25 3/- a/- /0,5 b/- /1,5 c/- /0,5 d/- /0,5 e/- /0,5 f/- /0,25 B3/- 1/- /0,25 2/- /0,25 3/- a/- /0,5 B2/- 1/- /1,25 2/- 2-1/- /0,25 2-2/- /0,5 2-3/- /0,5 2-4/- /0.5 2-5/- /0.5 2-6/- a/- /0,5 ……………..…. B/- B1/- /2  GRAFCET de coordination …..… 0 1 S2.F 2 3  GRAFCET commande protection F 40 41 R A ……………  GRAFCET Commande ligne ……….... 10 11 12 ………….. ……………. KM1 V KM1 J S1.F X1.F  GRAFCET commande étoile 20 21 22 t/21/3s+F ……...…. KM3 T J Attendre ……...….  GRAFCET commande triangle …………… 30 31 KM2 V X3+F U1 V1 W1 U2 V2 W2 4,67 ……. FLS ........................... 3/- Le schéma structurel ci-dessous permet de démarrer le moteur M1 en étoile triangle, on demande de: a/- Compléter le circuit de puissance. b/- Compléter le circuit de commande sachant que la lampe HV signale le fonctionnement normal du moteur pendant et après le démarrage du moteur et que la lampe HR indique une surcharge. c/- Quel est le nom et le rôle de Q1? Nom :……………………….. Rôle :…………………………………………………..………..……………………….. d/- Quel est le type et le rôle du disjoncteur DD ? Type :…………………………..………………………………… Rôle :………………………………..……………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………….. e/- Déterminer le calibre IF du relais F sachant qu’il est réglé à 1,3 fois le courant nominal IN du moteur. CF =……………………………………..…………………………………………….………….………………………….. f/- Quel est le moyen de uploads/s1/ ds3-2015-2016-finale.pdf