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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) corrigé EXEMPLE 3 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 Une dynamo shunt fournit à un circuit extérieur un courant de 6 A sous une tension 120 V. La résistance d'induit est 0,8 Ω et celle de l'inducteur 150Ω. Calculer: a) Le courant d'excitation de l'inducteur ; b) Le courant dans l'induit ; c) La f.c.é.m. de l'induit ; d) La puissance utile. 1- Iext=U/r=0,8A 2- Iinduit=Itot – Iext=5,2A 3- E’=U + RI=124V 4- Pu=U.I= 624W Exercice 2 Un moteur asynchrone à cage est alimenté par un réseau triphasé de fréquence 50 Hz, de tensions entre phases égales à 380 V. Il a été soumis aux essais suivants : A vide : Puissance absorbée : PV = 400 W Intensité du courant de ligne : IV = 4 A Fréquence de rotation à vide : NV = 2 995 tr/min. En charge : Puissance absorbée : P = 5 KW Intensité du courant de ligne : I = 8 A Fréquence de rotation : N = 2 880 tr/min Les enroulements du stator sont couplés en étoile ; la résistance de chacun d’eux vaut 0,75 . Les pertes fer sont évaluées à 150 W. 1) Quelle est la vitesse de synchronisme ? En déduire le glissement en charge. 2) Pour le fonctionnement à vide : a) Calculer le glissement à vide b) Calculer les pertes Joule au stator. c) Justifier que les pertes Joule au rotor sont négligeables. d) En déduire les pertes mécaniques. 3) Calculer pour le fonctionnement en charge : a) les pertes Joule au stator et au rotor b) la puissance utile et le moment du couple utile Tu c) le rendement du moteur 4) Le moteur entraîne maintenant une pompe dont le moment du couple résistant Tr est proportionnel à la fréquence de rotation et vaut 18Nm à 3000tr/min. Dans sa partie utile, la caractéristique mécanique Tu(n) du moteur peut être assimilée à une droite. Déterminer la vitesse de rotation du groupe moteur-pompe. 1) La vitesse de synchronisme est 3000 tr/min Le glissement en charge est : g = (3000 – 2880)/3000 = 4 % 2) Pour le fonctionnement à vide : a) Le glissement à vide : gv = (3000 – 2995)/3000 = 0,16 % Filière ESA Variante 1 Page Page 2 sur 10 Examen Fin de Formation Nbr de page b) Les pertes Joule au stator : Pjs = 3×0,75×(4)² = 36 W c) A vide, le glissement est négligeable ainsi que la puissance transmise au rotor. Alors que pJr = g Ptr .Les pertes Joule au rotor sont donc négligeables d) Les pertes mécaniques : Pmec= Pv – Pjs -Pf = 400 – 36 – 150 = 214 W 3) Pour le fonctionnement en charge : a) les pertes Joule au stator : Pjs = 3×0,75×(8)² = 144 W les pertes Joule au rotor : pJr = gPtr = 0,04 × (5000 – 144 – 150) = 188.24 W b) la puissance utile et le moment du couple utile Tu Pu = Ptr – Pjr – Pmec = 4706 – 188.24 – 214 = 4303.76 W Ω = N * 2π / 60 = 2880 × 2π / 60 = 301,6 rad/s Cu = Pu/ Ω = 4303.76 / 301,6 = 14.27 Nm c) Le rendement du moteur : η = Pu/Pa = 4303.76 / 5000 = 86 % 4) La vitesse de rotation du groupe moteur-pompe. On a : Tr = 0,006 * N Et : Tu = a*N + b Alors : (Tu = 0 Nm pour N = 3000 tr/min) et (Tu = 14,27 Nm pour 2880 tr/min) D’où : Tu = 357 – 0,119 *N Pour le point de fonctionnement :Tu = Tr  357 – 0,119*N = 0,006 *N N = 2856 tr/min Exercice 3 Soit la fonction logique suivante : 1) Donner la table de vérité de F 2) Donner l’équation simplifiée de F 3) Donner le circuit logique de l’équation simplifiée 1) Table de vérité A B C D S 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 2) Equation simplifié Filière ESA Variante 1 Page Page 3 sur 10 Examen Fin de Formation Nbr de page 3) Circuit logique Exercice 4 Soit le circuit logique suivant : 1- trouver les équations des entrées des bascules. 2- trouver la séquence de comptage sachant que la séquence commence à (S3.S2.S1= 000). Soit le circuit logique suivant : 1- Les équations des entrées des bascules : 2- La séquence de comptage est 0 – 6 – 2 – 3 – 5 – 1 - 0 Exercice 5 La poulie réductrice proposée reçoit la puissance sur la poulie 5 (entrée E) par plusieurs courroies trapézoïdales. Un train épicycloïdal réduit le mouvement et le transmet à l'arbre 4 (sortie S). Les caractéristiques sont : Z1 = 37, Z2 = 26, Z3 = 23, Z4 = 35. 1- Calculer la vitesse de sortie N4 = Ns si NE = N5 = 500 tr/min. Filière ESA Variante 1 Page Page 4 sur 10 Examen Fin de Formation Nbr de page Exercice 6 Soit le circuit hydraulique suivant : On se propose de faire déplacer une charge M = 800 kg suivant l’axe verticale.  La charge est accouplée à un vérin double effet de caractéristiques : S = 100 cm² ; s = 75 cm²  La pompe débite 30 l/mn  Le composant 1 est taré à p0 = 100 Bars 1) Identifier les composants du circuit 2) Expliquer le fonctionnement du circuit 3) Soit a = b = 0 : a. Déterminer la pression PA. Filière ESA Variante 1 Page Page 5 sur 10 Examen Fin de Formation Nbr de page b. Que doit être p1 pour que la charge soit maintenue en n’importe quelle position. 4) Si b = 1, le vérin descend ; déterminer la vitesse de descente de la charge. 5) Si a = 1, le vérin monte : a. Déterminer q pour que la vitesse de montée soit égale à celle de descente. b. Déterminer la quantité de fluide qui passe par l’élément 1. 1) Les noms des composants : 1 : limiteur de pression 2 : limiteur de débit unidirectionnel 3 : crépine (filtre) 4 : Soupape de séquence 5 : Reservoire 6 : Filtre 7 : Pompe hydraulique 8 : Moteur electrique 9 : Distributeur 4/3 10 : Verin hydraulique double effet 2) Fonctionnement du circuit 3) a=b=0 a) F=M*g=800daN Pa=F/(Spiston-Stige) Pa=800/25 = 32Bars b) La pression P1 doit êtres supérieure à 32Bars 4) b=1 La vitesse de descente : Vdesc=Q/Spiston Vdesc=30000/100=300cm/min=3m/min 5) a=1 a) Vmont =q/(Spiston-Stige) Vmont=Vdesc  q = Vdesc*(Spiston-Stige) q = 7,5 l/min b) La quantité de fluide : Δq = Q – q = 22,5 l/min Partie pratique/60 Exercice 1 Une installation électrique est constituée de : - Deux moteurs asynchrones triphasés : M1 (deux sens de marche) et M2. - Deux capteurs de position c1 et c2. Fonctionnement : Pour démarrer le cycle de fonctionnement, l’opérateur doit appuyer sur le bouton poussoir m et le fonctionnement du système se déroule comme suit : - Le moteur M1 (sens direct) démarre. - Une fois le capteur c1 actionné : le moteur M1 s’arrête et le moteur M2 démarre .Après t1=10s de l’activation de c1, le moteur M1 tourne en sens inverse pendant t2=20s. - Le capteur c2 actionné, le moteur M2 s’arrête. Filière ESA Variante 1 Page Page 6 sur 10 Examen Fin de Formation Nbr de page - Chaque moteur est protégé par relais thermique. - Un bouton d’arrêt d’urgence ATU provoque l’arrêt de toute l’installation à n’importe quel moment. Signalisation : - 3 lampes de signalisation signalent le fonctionnement du système :  uploads/Philosophie/ corrige-synthese-esa-2022-test3.pdf