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االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا الدورة العادية 2020 -الموضوع – شعبة العلوم وا

االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا الدورة العادية 2020 -الموضوع – شعبة العلوم والتكنولوجيات :مسلك العلوم والتكنولوجيات الكهربائية ا لصفحة 1 21 علوم المهندس المادة الشعبة أو ا لمسلك مدة اإلنجاز المعامل 4 8 ***I TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT NS 46 Le sujet comporte au total 21 pages. Le sujet comporte 3 types de documents : Pages 02 à 08 (feuilles jaunes) : Socle du sujet comportant les situations d’évaluation (SEV) ; Pages 09 à 12 (feuilles roses) : Documents ressources portant la mention ; Pages 13 à 21 (feuilles blanches) : Documents réponses portant la mention .  Toutes les réponses doivent être rédigées sur les documents réponses ;  Les pages portant en haut la mention doivent être obligatoirement jointes à la copie du candidat même si elles ne comportent aucune réponse ;  Le sujet est noté sur 80 points ;  Aucun document n’est autorisé ;  Sont autorisées les calculatrices non programmables. Malaxeur industriel Le sujet comporte 3 situations d'évaluation (SEV) : SEV1 : ANALYSE FONCTIONNELLE PARTIELLE ET TRANSMISSION DE PUISSANCE..../ 24 pts SEV2 : ÉTUDE PARTIELLE DE LA CHAINE D’ÉNERGIE……………………………..………/ 26,5 pts SEV3 : ÉTUDE PARTIELLE DE LA CHAINE D’INFORMATION…………….………………../ 29,5 pts N.B : Les trois SEV sont indépendantes et peuvent être traitées dans un ordre quelconque après lecture de la présentation, de la description et du fonctionnement. La numérotation des questions est continue : de la question 1 (Q1) à la question 48 (Q48). االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا- الدورة العادية 2020 – الموضوع - :مادة علوم المهندس- شعبة العلوم والتكنولوجيات :مسلك العلوم والتكنولوجيات الكهربائية NS 46 الصفحة 2 21 1. PRÉSENTATION DU SYSTÈME Le système, objet de l’étude, est un malaxeur industriel destiné à mélanger des produits pour la production de teinture dans une usine de textile. Son schéma descriptif est représenté ci-dessous. 2. DESCRIPTION DU SYSTÈME Ce système se compose de : • Une trémie peseuse suspendue à un capteur de force permet de contenir et de peser les liquides A et B ; • Un tapis roulant entrainé par un motoréducteur MR2 amène les briquettes solubles de coloriage vers la cuve du mélangeur. Le passage des briquettes est détecté par un détecteur optique Pi ; • Un mélangeur à cuve dont les pales sont entrainées par un motoréducteur MR1 assure un mélange homogène des produits ; • Quatre électrovannes VA, VB, VC et VD ; • Un dispositif de chauffage constitué de 3 résistances chauffantes pour chauffer le mélange des produits ; Capteur de force Arrivée du liquide A Arrivée du liquide B Alimentation en briquettes Briquette Electrovanne VC Electrovanne VB Electrovanne VA Electrovanne VD Motoréducteur MR2 Tapis roulant Citerne de stockage Détecteur optique Pi Résistances chauffantes Pale Motoréducteur MR1 Mélangeur Trémie peseuse Capteur de température PT100 Pignon-chaine Cuve Pupitre de commande االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا- الدورة العادية 2020 – الموضوع - :مادة علوم المهندس- شعبة العلوم والتكنولوجيات :مسلك العلوم والتكنولوجيات الكهربائية NS 46 الصفحة 3 21 • Un capteur de température de type PT100 pour mesurer la température du mélange ; • Une citerne de stockage ; • Un automate programmable industriel A.P.I gère le fonctionnement du système ; • Un pupitre de commande constitué de 3 boutons poussoirs et d’un écran de supervision. 3. FONCTIONNEMENT Le fonctionnement du système est décrit par le grafcet du point de vue système donné au document DRES 03. 4. SITUATIONS D’ÉVALUATION Tâche 1 : Analyse fonctionnelle partielle À partir de la présentation et de la description du système, compléter : Q1- Le diagramme SADT de niveau A-0. 1,5 pts Q2- Le diagramme FAST partiel. 2,5 pts Tâche 2 : Analyse et compréhension du motoréducteur MR1 En se référant aux documents ressources DRES 01 et DRES 02; compléter : Q3- Le tableau proposé des liaisons. 2,5 pts Q4- Le schéma cinématique minimal du motoréducteur MR1. 1,5 pts Q5- Le tableau des fonctions. 2 pts Tâche 3 : Cinématique et caractéristiques du motoréducteur MR1 Afin de garantir un mélange homogène des produits utilisés (mélange de bonne qualité), le cahier des charges fonctionnel de ce système impose des paramètres et des contraintes qu'on peut citer parmi autres : la vitesse de rotation minimale de l'arbre de sortie (22) est N22mini =140 tr/min. On donne ci-dessous le synoptique et les caractéristiques de la transmission : Q6- Calculer le rapport de transmission r(4,5) de l'engrenage (4,5). 0,5 pts Q7- Calculer le module m1 de l'engrenage (4,5). 1 pts Q8- Donner les deux conditions d’engrènement des deux roues dentées (17) et (19). 1 pts Q9- Calculer le nombre de dents Z7 et le nombre de dents Z10 de l'engrenage (7,10). 2 pts SEV 1 24 points Analyse fonctionnelle partielle et transmission de puissance Engrenage cylindrique à contact extérieur (4,5) (Denture droite ) Z4 = 14 Dents Z5 = 56 Dents Entraxe a (4,5) = 52,5 mm Rendement η (4,5) = 0,9 Engrenage cylindrique à contact intérieur (7,10) (Denture droite ) Module m2 = 2 mm Entraxe a (7,10) = 72 mm Rapport r (7,10) = 1/5 Rendement η (7,10) = 0,9 Engrenage conique : renvoi d’angle (17,19) (Denture droite ) Z17 = 24 Dents Z19 = 24 Dents Rendement η (17,19) = 0,8 Arbre de sortie (22) N22 mini = 140 tr/min Moteur (M1) Pm = 3 kW Réducteur à engrenages االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا- الدورة العادية 2020 – الموضوع - :مادة علوم المهندس- شعبة العلوم والتكنولوجيات :مسلك العلوم والتكنولوجيات الكهربائية NS 46 الصفحة 4 21 Q10- Calculer le rapport de transmission global rg de ce réducteur. 0,5 pts Q11- Déduire la vitesse de rotation Nm du moteur M1. 1 pts Q12- Calculer le rendement global ηg entre l'arbre moteur et l'arbre de sortie (22). 0,5 pts Q13- Calculer le couple nominal Cm du moteur M1 et le couple C22 de l'arbre de sortie (22) en prenant Nm = 2868 tr/min. 2,5 pts Q14- Pour le sens de rotation de l'arbre moteur indiqué sur DREP 03, dans quel sens tourneront les pales du mélangeur ? Cocher la bonne réponse. 1 pts Tâche 4 : Travail graphique À la suite d’une démarche corrective, le constructeur de ce type de réducteur propose de modifier le maintien en position de la jante porte couronne (11) sur l'arbre intermédiaire (14) en remplaçant l'anneau élastique par une vis hexagonale H en appui sur une rondelle plate (voir DREP 04). Q15- Représenter la nouvelle solution en utilisant les instruments nécessaires de dessin. 4 pts La distribution électrique de l’usine de textile dont fait partie le système étudié est représentée ci-dessous. . Tâche 1 : Identification de quelques éléments du réseau de distribution électrique Q16- Identifier le type de réseau de distribution. 1,5 pts Q17- Donner le nom et la fonction de la cellule C3. 1,5 pts Tâche 2 : Étude du transformateur triphasé On désire vérifier si le transformateur T1 de l’installation peut supporter une nouvelle unité de production, pour cela : Q18- Calculer la puissance apparente S de la nouvelle installation, si l’intensité au secondaire estimée pour l’ensemble des unités de production est : I = 800 A. 1,5 pts Q19- La puissance du transformateur T1 est-elle suffisante (répondre par oui ou non) ? justifier votre réponse. Si non, choisir la puissance normalisée du nouveau transformateur T2 à partir du tableau ci-dessous. 2 pts Puissances assignées des transformateurs en kVA 100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 SEV 2 26,5 points Étude partielle de la chaine d’énergie Arrivée 1 Q1 T1 500 kVA 20kV/400V 50 Hz Arrivée 2 Unité teinture et impression Compteur d’énergie C2 C1 C3 C4 Q2 Q3 Q4 Q5 Unité production de filés Unité fabrication des tissus Unité finissage CPI Z Parafoudre Malaxeur Q41 االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا- الدورة العادية 2020 – الموضوع - :مادة علوم المهندس- شعبة العلوم والتكنولوجيات :مسلك العلوم والتكنولوجيات الكهربائية NS 46 الصفحة 5 21 Q20- Le nouveau transformateur T2 choisi a pour désignation Dyn1, compléter le diagramme des tensions primaires et secondaires de ce transformateur et réaliser les couplages de ses enroulements. 1,5 pts Q21- On prévoit l’augmentation de la production de l’usine ce qui nous amènera à ajouter un nouveau transformateur T3, branché en parallèle avec T2. Parmi les transformateurs proposés, lequel est convenable ? 1 pts Tâche 3 : Relèvement du facteur de puissance du malaxeur Un meilleur rendement d’une installation électrique implique un facteur de puissance maximal (cos φ = 1). Pour déterminer le facteur de puissance du malaxeur, on a utilisé la méthode des deux Wattmètres. Les deux wattmètres ont donné les indications suivantes : P13 = 6180 W et P23 = 4045 W Q22- Compléter le schéma du montage proposé. 2 pts Q23- Calculer la puissance active P et de la puissance réactive Q. 1,5 pts Q24- Calculer la valeur du facteur de puissance cos φ. 1 pts Q25- Calculer la capacité C des condensateurs qui, couplés en triangle, donneraient un facteur de puissance de l'ensemble de l'installation du système cos φ’ = 1. 1,5 pts Tâche 4 : Protection des personnes contre les contacts indirects Le schéma de liaison à la terre retenu pour cette installation permet d’éviter des uploads/Industriel/ sujet-session-principale-si-ste-2020.pdf