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Fin de Formation_synthése ESA 2022 (TEST3) (1).pdf

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  1. 1. Filière ESA Variante 1 Page Page 1 sur 6 Examen Fin de Formation Nbr de page Examen National de Fin d’année Session de Juin 2022 Examen de Fin de Formation (Epreuve de Synthèse) 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 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
  2. 2. Filière ESA Variante 1 Page Page 2 sur 6 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. 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. 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
  3. 3. Filière ESA Variante 1 Page Page 3 sur 6 Examen Fin de Formation Nbr de page Exercice 4 Soit le circuit logique suivant : +5V +5V +5V +5V +5V +5V 0V J K J K D CLK Pr Clr Q /Q Pr Q /Q Clr Pr Q /Q Clr CLK CLK HORLOGE S1 S2 S3 1- trouver les équations des entrées des bascules. 2- trouver la séquence de comptage sachant que la séquence commence à (S3.S2.S1= 000). 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. Exercice 6 Soit le circuit hydraulique suivant :
  4. 4. Filière ESA Variante 1 Page Page 4 sur 6 Examen Fin de Formation Nbr de page 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. 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. 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. t t M M M C1 C1 C1 C2 C2 C3 C2 M1-AV M1-AR M2 M1 M2 M3 M4 M1 M2 t1 t2 t2 t1 t1 t2 - 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 :  H1 (marche de M1)  H2 (marche de M2)  H3 (défaut surcharge) - Un avertisseur sonore signale la fin du cycle Travail demandé 1. Elaborer le schéma du circuit de puissance 2. Elaborer le schéma du circuit de commande 3. Elaborer le schéma du circuit de signalisation
  5. 5. Filière ESA Variante 1 Page Page 5 sur 6 Examen Fin de Formation Nbr de page COMMANDE ELECTRONIQUE : Le schéma de principe d'un onduleur autonome est donné par la figure ci-contre. Les deux interrupteurs K1 et K2 sont commandés électroniquement. T étant la période de commande ; - 0 < t < T/2 : K1 est fermé et K2 est ouvert ; - T/2 < t < T : K1 est ouvert et K2 est fermé. La charge est purement résistive : R = 50  . Les sources de tension continue sont identiques : E1 = E2 = 40 V 1) Représenter la tension u(t) aux bornes de la charge et le courant i(t) dans la charge sur 2 graphiques en concordances des temps. 2) Calculer la valeur efficace U de la tension u(t) 3) Calculer la valeur efficace I de l’intensité du courant i(t). 4) En déduire la puissance P dissipée dans la charge . 5) Avec quel type d'appareil peut-on mesurer la valeur efficace de la tension u(t) ? 6) Quelle est la valeur moyenne < i(t) > de l’intensité du courant dans la charge ? 7) Indiquer les connexions à réaliser à l'oscilloscope pour visualiser la tension u(t) aux bornes de la charge et la tension E1 8) Citer deux applications de l'onduleur autonome de tension. 9) Quel type de composant électronique peut-on utiliser pour réaliser les interrupteurs K1 et K2 ? Exercice 2 Soit le système suivant : A E1 E2 K1 K2 i1 i2 i CHARGE u B
  6. 6. Filière ESA Variante 1 Page Page 6 sur 6 Examen Fin de Formation Nbr de page Description de système : - La figure ci-dessus représente une machine à poinçonner les médailles menées des trois vérins C1, C2 et C3 et trois effecteurs clapet « C », poinçon « P » et un éjecteur « E ». Fonctionnement du système : L’appuie sur bouton marche m démarre le cycle suivant :  Fermeture de la plaquette éjecteur « E » par sortie de vérin C3 et avance de clapet « C » par sortie de la tige de vérin C1 simultanément pour mettre de la médaille sous le poinçon.  Descente du poinçon « P » pour poinçonner la médaille par la sortie de la tige de vérin C2.  Montée du poinçon « P » jusqu’à sa position haute et recule du clapet « C » simultanément.  Ouverture de la plaquette éjecteur « E » pour l’évacuation de médaille. 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

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