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^lsssro/v 2006 BREVET DE TECHNICIEI\ SUPÉNTEUR COI{CEPTION DE PRODUITS Ih[DUSTR

^lsssro/v 2006 BREVET DE TECHNICIEI\ SUPÉNTEUR COI{CEPTION DE PRODUITS Ih[DUSTRIELS , Epnnaun : Scrcxcns Pnvstguns Durée : 2 heares Coefficient : I La calculatrice (conforme à la circulaire No99-186 du lGl1-99) est autorisée La clarté des raisomements et h quallté de la rédaction interviendront dans lappréciation des copies IMPORTANT: Ce zujet comporte 8 pages numérotées de l/8 à 8/8 + la page de présentation. Trois DOCLJMENTS - REPONSES à remettre avec la copie Assurez-vous qu'il est complet ; s'il est incomplet, veuillez le signaler au surveillant de la salle qui vous en remettra un autre exemplaire. CPE5PHA Le sixième pont en cours de construction sur la S*ineo constitue une réalisaticrl majdure à Ro*en. La soluticn chaisie pour cet ouvrage est le principe d'un pont levent repre*enté ci-dessCIus. Le prablôrnr comp$rte quatre parties indépendantes" Les puissflnces tnlculée reront nrrondiÊs a$ k1#, I - nTutn PU $YSTHlVltr Dtr LEVAGE {?,5 points} Le système de levage çst constitué des tleux tabliers, indÉpendflnts. d'un cnsemtlle de cnntrep*rids et de huit treuils, quatre par tablier. Caractéri*tiques du système : Masse d'un tablier : I$ * l3(}t] t ; Vitesse de rncntée d'un tablier : v : 4.5 m"min-t ; La hauteur de levage : h : 45 rn ; L,'intensitô de la pesanteur : g :9,81 rn.s'z. conïrepoicl* ilnir, *-*"* BTS CONCHPTION Ng PRTNUITS TNDUSTRIËL$ SUJET S*ssion 2û06 Epreuve U5? Sciences Physiques DurÉe : ? heures Coefficient : I CPË5PHA Paee ll8 I*1. Montrer que la puissance p$blic, nécsssaire pour lcver v*rJiealement un tablier est el'envirCIn I MVf Qrr*l que soit le résultat trouvé- ofl prendra P61ie, .* I f,*CI kTV pûur toute la suite du problème. I*1. Les eontrepoids participent à cette mise en rnouv*ment et fburnissent une puissancô motrice de 60S kVf'', en déd$ire Ïa puissance totale P1 fbu:rnie par I'ensemble des 4 treuils pour lever un tablier. I-3. Calculer le terrrps dc rnsntée t* d'un tablier en minuts. Itr - HTUD& II'UN TIIEUIT {5 pdnts} U,n tfggil-Sist conctitu4.dg.,qugtre p*nrsrnbles mcteur-rédqçtçur de yitesse. Chaque réducteur de vitesse est relié à un pignon qui entrainp la rûurûnne. Lss caractérirtiqxes doun treuil sont les suivantes : - Rapport de réduction de vitesse ; Rv * ?19 ; - Rappûrt du numbre de denls Cour*nne-Pignon : &:r : 7,5 i - Rendemenf du réducteur r {n * û.88 I - Renelernent de I'ensemble Pignon*Couronne-Tarnbour r {pç1 * û95 ; - La puissance utile norninale foumie pnr le treuil est Pu*"r : 90 k$f. Ilhoto 2 ïxl Rv R<"r, ûn suppose qrre la puissance est unifbrmêment repartie sur l*s 4 pignons constituant un treuil. Système synrerrique Motcurs Réducteurs Courr:nne Pignons Réducieur Pignon Couronne Tanrbour |vfateur Pux'r" BTS CONCSPTION DE PRONUITS INDUSTRIELS SUJET Session 2û${t Epreuve U53 Scierrccs Pltysiques Durée : ? hcures Caefficient : I CFEsPT{A Page ?18 II-1. Calculer la puissance Pa développée par un réductew de vitesse. II-2. Calculer la puissance Fy foumie par un moteur. ' II-3. Sachant que la vitesse du pignon est de 6,765 h.min r, calculer les vitesses de rotation nu du moteur et q du tambour. II-4. Deduire de la question précédente le moment du couple utile Tg foumi par le moteur lors du lwage du tablier. II-5. Déduire de la question II-3., le diamètre D du tambour si la vitesse d'enroulement du câble est de 4,5 m.min-r. III - ETIJDE D'UN MOTEUR ASYNCHROI\IE (6,5 points) Le réseau EDF 230 V - 400 V alimente les 32 moteurs asynchrones de cet ouvrage. Les caractéristiques d'un des moteurs sont dormées ci-dessous : V Hz tr.min-' kw cos Q A 230 / 400 50 r47 5 37 0,85 6 8 / 1 1 8 III-1. Déterminer le nombre de pôles d'un moteur asynchrone. III-2. Déterminer le couplage des emoulements du stator du moteur et compléter la f igure I du DOCUMENT-REPONSE I, page 6/8, en indiquant les connexions permettant de réaliser ce couplage. III-3. Calculer le moment du couple utile nominal T961. III-4. Pendant la phase de montée du tablier le moment du couple ésistant est constant et égal à T. = 175 N.m. Représenter la caractéristique T, en fonction de n sur la Figure 2 du DOCIJMENT-REPONSE l, page 618, et déterrriner graphiquement les coordonnées du point de fonctionnement. III-5. Deduire de la question précédente le glissernent g en charge. III-6. Déduire des questions prÉcffentes, la puissance utile Puc en charge. Itr-7. - La ésistance mesurée entre phase à chaud est R : 0,25 O; - Le courant de ligne en charge est I:52,6 A ; - Les pertes fer au stator sont égale à795W ; - Les pertes fer au rotor et les pertes mecaniques sont négligeables ; - [æs pertes joules au rotor sont égales à 365 W. III-7.1. Calculer les pertes par effet joule au stator P;s. BTS CONCEPTION DE PRODUITS INDUSTRIELS SUJET Session 2006 Epreuve U52 Sciences Physiques Durée : 2 heures Coefficient : I CPE5PHA Paee 3/8 III-7.2. Avec I'aide du bilan des puissances ci-après, déduire la puissance absorbée iar le moteur Paus. Puissance utile III-8. Calculer le rendement nc d'un moteur. III-9. Calculer le facteur de puissance cosgc en charge. IV - ETUDE DU SYSTEME DE SECOURS (6 points) Afin de supplanter le réseau EDF en cas de coupure, un système de secours est prévu pour alimenter I'ensemble de I'ouwage en énergie électrique. Le système est schématisé ci-dessous Réseau E D F n | | Coupure EDF v Système de secours CONIVERTISSEUR IV-l. Quel est le nom de ce convertisseur ? Quelle est la conversion réalisée ? N Réseau De batteries + a Ensemble Electrique du pont levant i 2 Vl : l Y,I I Vr BTS CONCEPTION DE PRODUITS INDUSTRTELS SUJET Session 2006 Epreuve U52 Sciences Physiques Durée : 2 heures Coefficient: 1 CPE5PHA Pase 4/8 fV-2. Le schéma de principe porn une phase est dormé FÏgure 3 sur le DOCIIMEM- RDPONSE 2, page 7/8. L'allure de la tension v de sortie du convertisszur est représenté tr'igure 4 du DOCIIMENT-REPONSE 2, page 7/8, compléter le tableau en déterminant l'état << passant >r ou ôloqué > des interupteurs électnoniques commandés Kr, trÇ, Kl et IÇ. IV-3. Déterminer la valeur efficace V de la tension instantanée v. IV-4. Déduire de la question précédente la valeur de E. IV-S. Le schéma complet du convertisseur pour une phase est donné X'igure 5 du D(TIIMENT REPONSE 3, page 8/8. La charge est de nature inductive. Le courant de lipe i est représenté sur le DOCUMENT-REFONSE 2,page7/8. Compléter la Flgure 6 du DOCIIMENT-REPONSE 3, page 8/8, en représentant les composants << passants > par un intemupteur <fermé> et les composants <ôloqués )) par un intemrpteur ouverb pendant les differentes phases de conduction ; on considàe que sur l'intervalle de temps [5ms. l0 msl les transistors bioolaires Tr et TrSOnÉlæSaUtS fV-6. La capacité du réseau de batteries indiquée par le constructeur €st de 80 kV.Ah. Sachant que la motorisation du pont nécessite rme puissance apparente S : 60 kVÀ calculer la durÉe maximale d'autonomie de secours du systàne motorisé lorsque celui-ci consomme sa puissance 4parente maximale (On admetûa que le rendement du convertisseur est de 100%o). BTS CONCEPTION DE PRODUITS INDUSTRIELS SUJET Session 2006 Epreuve U52 Sciences Physiques Durée : 2 heures Coefficient : I CPE5PHA Paee 5/8 DOCUMENT-REPONSE 1 A remettre avec la copie Phase 1 Plaque à bornes moteur Caractéristique Tu : f(n) Phase 1 Phase 1 Réseau EDF Figure I 180 160 BTS CONCEPTION DE PRODUITS INDUSTRTELS SUJET Session 2006 Epreuve U52 Sciences Physiques Durée : 2 heures Coefficient : I CPE5PHA Paee 618 DOCUMENT.REPONSE 2 A remettre avec la copie { Figure 3 Allure de la tension de sortie Kr Y*2 K: I& l l l l l l Allurb du courant de ligne il*r la charge Figure 4 BTS CONCEPTION DE PRODUITS INDUSTRTELS SUJET Session 20A6 Epreuve U52 Sciences Physiques Durée : 2 heures Coefficient : I CPE5PHA Paee 7/8 DOCUMENT-REPONSE 3 A remettre avec la copie "1 Figure 5 I fro' J l1 -t I I I I I I I I I I I I I I I Intervalle:0<t<5ms Intervalle : 10 < t < 15 ms Intervalle:5<t<10ms Intervalle:15<t<20ms Dz D: F'igure 6 BTS CONCEPTION DE PRODUITS INDUSTRTELS SUJET Session 2006 Epreuve U52 Sciences Physiques Durée : 2 heures Coefficient : I CPE5PHA Page 8/8 uploads/Ingenierie_Lourd/ bts-cpi-sciences-physiques-2006 1 .pdf