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Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail Direction

Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail Direction de la Recherche et de l’Ingénierie de la Formation Division Conception des Examens Examen National de Fin d’année Session de Juin 2022 Examen de Fin de Formation (Epreuve de Synthèse) EXEMPLE 2 Secteur : Génie électrique Niveau : Technicien Spécialisé Filière : Electromécanique des systèmes automatisés Variante 01 Durée : 4h00 Barème /100 Consignes et Conseils aux candidats :  Toutes les réponses devront être justifiées avec le détail des calculs qui doit être indiqué sur la copie ;  Apporter un soin particulier à la présentation de votre copie ; Document(s) et Matériel(s) autorisés :  Les documents ne sont pas autorisés ;  Calculatrice simple (non programmable) autorisée. Détail du Barème : N° Des Dossiers Travaux à réaliser Barème Partie Théorique /40points Partie Pratique /60points Total Général /100points Filière ESA Variante 1 Page Page 1 sur 10 Examen Fin de Formation Nbr de page Partie théorique/40 Exercice 1 Sur la plaque signalétique d’un moteur à courant continu, on lit les informations suivantes : Pu = 1000 W ;U = 200 V ;l = 4 ,2 A; n = 1000 tr/min ;la résistance de l’induit est R =5 Ω. 1. Donner le schéma électrique équivalent de l’induit du moteur. 2. Calculer la force électromotrice nominale du moteur. 3. Calculer pour le fonctionnement nominal du moteur : a) la puissance Pa absorbée ; b) la puissance pj perdue par effet Joule ; c) les pertes collectives pc ; d) le moment Tu du couple utile ; e) le rendement η Exercice 2 1. Sur la plaque signalétique d'un moteur asynchrone triphasé, on lit : 230 V / 400 V 50 Hz 6 pôles Lors d'un essai en charge, on détermine Pu = 2950 W pour une fréquence de rotation n = 940 tr/min. Le réseau disponible est de 230 V /400 V, 50 Hz. A. Couplage Moteur - Réseau a) Comment doit-on coupler les enroulements de ce moteur sur le réseau ? Justifier ce choix. b) Placer, sur le document en annexe, figure 5, les appareils nécessaires pour mesurer la valeur efficace du courant en ligne et la puissance active absorbée par le moteur. c) On mesure la valeur efficace du courant en ligne I = 6,5 A et la puissance active absorbée par le moteur P = 3600 W. Calculer : le facteur de puissance cos j, la puissance apparente S, la puissance réactive Q. B. Caractéristique mécanique du moteur a) Calculer la fréquence de synchronisme ns en tr/min. b) Calculer le moment Tu du couple utile pour n = 940 tr/min. c) Sur le document donné en annexe, figure 6, tracer Tu = f (n) de ce moteur dans sa partie utile sachant que cette caractéristique est une portion de droite passant par le point (n = ns ; Tu = 0). C. Point de fonctionnement Ce moteur entraîne désormais une charge imposant un couple résistant constant Tr = 20 Nm, dont la caractéristique est tracée en pointillés sur la figure 6 du document donné en annexe. a) Déterminer les coordonnées n et Tu du point de fonctionnement. b) Calculer le glissement g pour ce point de fonctionnement. c) Calculer la puissance utile Pu correspondante. d) Sachant que la somme des pertes est de 350 W, déterminer : la puissance absorbée Pa . Filière ESA Variante 1 Page Page 2 sur 10 Examen Fin de Formation Nbr de page le rendement h . Exercice 3 Soit la table de vérité suivante : 1- Donner les équations logiques des sorties. 2- Tracer le logigramme. 3- Que représente ce circuit. Exercice 4 1. Elaborer la séquence du compteur synchrone suivante: a) Compléter la table de vérité (figure 2) donnée en annexe ; b) Donner les équations des entrées J et K à partir des tableaux de Karnaugh (figure3) données en annexe ; c) Compléter le schéma de câblage de logigramme (figure 4) donnée en annexe à partir des équations trouvées. Exercice 5 1. Etablir le schéma cinématique d’une transmission à engrenages à trois arbres parallèles. Les engrenages sont un droit et un hélicoïdal (au choix) : Z1 = 26 ; Z2 = 104 ; Z3 = 32 ; Z4 = 128. Exercice 6 Filière ESA Variante 1 Page Page 3 sur 10 Examen Fin de Formation Nbr de page 1) Compléter le symbole du distributeur ci-dessous en respectant les conditions suivantes : - le vérin 2A sort lorsqu’on actionne la position 2 du distributeur - le vérin 2A rentre lorsqu’on actionne la position 1 du distributeur - en position centrale du distributeur, le vérin est bloqué, le débit retourne au résevoir. Partie pratique/60 Exercice 1 On considère une installation de remplissage de sacs de produits granulés (voir figure suivante) par un mélange des deux produits de deux trémies de stockage T1et T2. Cette installation comprend trois moteurs : - M1, M2 : Moteurs asynchrones triphasés à cage qui entraînent deux vis sans fin des deux trémies T1et T2. - M3 : Moteur asynchrone triphasé à bagues qui entraîne un tapis roulant. L’appui sur un bouton poussoir S1 met en marche M1 et M2 permettant d’avoir le mélange des deux produits. Une fois le mélange est pesé dans une trémie de pesage T3, un contact de fin de course (S2) (à fermeture) permet d’arrêter les moteurs M1et M2, d’ouvrir l’issu de la trémie T3 par Filière ESA Variante 1 Page Page 4 sur 10 Examen Fin de Formation Nbr de page un vérin (non étudié ici), et de mettre en marche le moteur M3 qui entraîne le tapis roulant pour remplir le sac. 20 s (temps nécessaire pour remplir le sac) après le démarrage complet du moteur M3 le tapis roulant s’arrête. L’appui sur un bouton poussoir S3 permet d’arrêter à tout moment l’installation. Pour les moteurs on adopte les démarrages suivants :  Les moteurs M1 et M2 démarrent directement (un sens de rotation) ;  Le moteur M3 démarre par élimination des résistances rotoriques en trois temps (un sens de rotation) ; La protection de chaque moteur est assurée par un relais thermique. Le déclenchement de l’un des trois relais provoque l’arrêt immédiat de l’installation. Etablir pour cette installation : 1) Le schéma du circuit de puissance. 2) Le schéma du circuit de commande. D. Variation de vitesse Avec quel dispositif électronique peut-on faire varier la vitesse d'un moteur asynchrone ? a) Quel type de composant électronique peut-on utiliser pour réaliser les interrupteurs K1 et K2 ? b) Indiquer, sur un schéma, les branchements d'un oscilloscope afin de visualiser la Filière ESA Variante 1 Page Page 5 sur 10 Examen Fin de Formation Nbr de page tension uc(t). La tension uc(t) est représentée sur la figure 7 du document en annexe. c) Avec quel type de voltmètre mesure-t-on la valeur moyenne < uc > de uc(t) ? d) Calculer < uc >. e) Avec quel type de voltmètre mesure-t-on la valeur efficace Uc de uc(t) ? f) Calculer Uc. Exercice 2 Description du système : Ce système est destiné à agrafer des caisses (boites) en carton. Fonctionnement du système : Filière ESA Variante 1 Page Page 6 sur 10 Examen Fin de Formation Nbr de page L’appui sur le bouton de mise en marche (m) provoque le départ du cycle de la façon suivante : - Déplacement de la caisse jusqu'à l’unité d’agrafage (Tête d’agrafage) par l’intermédiaire du tapis (T). - La fermeture de la caisse par l’intermédiaire des deux mors mobiles (Mm1) et (Mm2). - Descente de la tête d’agrafage grâce au vérin C3 pour l’agrafage de la caisse. - Le recul des deux mors mobiles pour libérer la caisse. - L’évacuation de la caisse agrafée. Travail demandé 1. Donner le tableau des entrées et des sorties de l’automate sur la feuille de réponse. 2. Donner le GRAFCET de niveau 2. 3. Donner les équations d’activation et de désactivation de chaque étape. Exercice 3 I. A l'aide d'un capteur (une sonde thermique) fixé sur le stator, on peut surveiller la température d'un moteur. Le schéma du système est représenté par la figure 6 ci dessous. L'élément sensible est une thermo-résistance à coefficient de température positif. Le schéma fonctionnel du système de contrôle de la température est le suivant : avec :  grandeur d'entrée : la température  ;  traitement du signal : effectué par un montage utilisant un amplificateur opérationnel considéré comme parfait;  indicateur : voltmètre ou dans ce cas diode électroluminescente (Led). Le capteur de température est une thermo résistance R à coefficient de température positif. Elle est placée en contact thermique avec les enroulements du stator. Figure 6 1) Etude du capteur : Filière ESA Variante 1 Page Page 7 sur 10 Examen Fin de Formation Nbr de page La caractéristique du capteur est donnée par la formule suivante : R = 600 + 10 x  : R est exprimé en ohms (Ω) et  en degrés Celsius (°C). a) Qu'appelle-t-on sensibilité S d'un capteur ? b) Qu'appelle-t-on fidélité d'un uploads/s1/ fin-de-formation-synthese-esa-2022-test2.pdf