BTS électrotechnique 2 ème année - Sciences physiques appliquées CH4 : Les moteurs électriques et les charges mécaniques Enjeu : Motorisation des systèmes. Problématique : En tant que technicien supérieur, il vous revient la charge de motoriser le chariot d’un portique de chargement de bateau. Dans la problématique du chapitre 2, les forces mécaniques puis la puissance mises en jeu dans le mouvement de translation pour répondre aux contraintes du cahier des charges ont été calculées. Il vous reste à réaliser la dernière étape : dimensionner le moteur et le variateur de vitesse. Rapport au programme : A3. SOLIDE ET FLUIDE EN MOUVEMENT A3.3. Moteurs électriques et charges mécaniques – Caractéristiques couple vitesse de quelques moteurs électriques – Caractéristiques couple vitesse de diverses charges mécaniques : charges à couple constant, parabolique ou hyperbolique – Point de fonctionnement – Critères de stabilité Objectifs : A l’issue de la leçon, l’étudiant doit : 4.1 Savoir déterminer un point de fonctionnement d’un couplage moteur/charge mécanique. 4.2 Savoir utiliser le PFD pour prédire comment évolue un point de fonctionnement. 4.3 Savoir se prononcer sur la stabilité d’un point de fonctionnement. 4.4 Savoir déterminer l’évolution d’un point de fonctionnement dans les 4 quadrants pour en déduire le mode de fonctionnement du moteur. Travail à effectuer : Lire attentivement l’annexe (en essayant de le comprendre). Répondre à la problématique au travers des questions suivantes (au brouillon) : On cherche à tracer l’évolution du point de fonctionnement dans les 4 quadrants du moteur de la problématique afin de déterminer les caractéristiques du variateur de vitesse qu’il faudra utiliser. Le diagramme de puissance mécanique nécessaire au mouvement tracé dans la problématique du CH2 est rappelé dans le document réponse. Le mouvement est assuré par un moteur entraînant les roues du chariot par un réducteur. Le moteur tourne à 1450tr/min lorsque le chariot se déplace à 3m/s. Le couple de la machine est constant pendant la phase d’accélération et de décélération. Le rendement des roues et de 100%.
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CH4 : Les moteurs électriques et les charges mécaniques
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CH4 : Les moteurs électriques et les charges mécaniques
Enjeu :
Motorisation des systèmes.
Problématique :
En tant que technicien supérieur, il vous revient la charge de
motoriser le chariot d’un portique de chargement de bateau.
Dans la problématique du chapitre 2, les forces mécaniques
puis la puissance mises en jeu dans le mouvement de
translation pour répondre aux contraintes du cahier des
charges ont été calculées.
Il vous reste à réaliser la dernière étape : dimensionner le
moteur et le variateur de vitesse.
Rapport au programme :
A3. SOLIDE ET FLUIDE EN MOUVEMENT
A3.3. Moteurs électriques et charges mécaniques
– Caractéristiques couple vitesse de quelques moteurs électriques
– Caractéristiques couple vitesse de diverses charges mécaniques : charges à couple constant,
parabolique ou hyperbolique
– Point de fonctionnement
– Critères de stabilité
Objectifs :
A l’issue de la leçon, l’étudiant doit :
4.1 Savoir déterminer un point de fonctionnement d’un couplage moteur/charge
mécanique.
4.2 Savoir utiliser le PFD pour prédire comment évolue un point de fonctionnement.
4.3 Savoir se prononcer sur la stabilité d’un point de fonctionnement.
4.4 Savoir déterminer l’évolution d’un point de fonctionnement dans les 4 quadrants pour
en déduire le mode de fonctionnement du moteur.
Travail à effectuer :
Lire attentivement l’annexe (en essayant de le comprendre).
Répondre à la problématique au travers des questions suivantes (au brouillon) :
On cherche à tracer l’évolution du point de fonctionnement dans les 4 quadrants du moteur de la
problématique afin de déterminer les caractéristiques du variateur de vitesse qu’il faudra utiliser.
Le diagramme de puissance mécanique nécessaire au mouvement tracé dans la problématique du CH2
est rappelé dans le document réponse.
Le mouvement est assuré par un moteur entraînant les roues du chariot par un réducteur. Le moteur
tourne à 1450tr/min lorsque le chariot se déplace à 3m/s. Le couple de la machine est constant
pendant la phase d’accélération et de décélération. Le rendement des roues et de 100%.
Le rendement du réducteur est =80% dans les deux sens de transfert d’énergie :
Du moteur vers les roues : en phase de traction, charge entraînée
Des roues vers le moteur : en phase de freinage, charge entraînante.
1. Calculer la puissance utile maximale que le moteur doit fournir pendant les phases de traction.
2. Calculer la puissance mécanique maximale absorbée par le moteur pendant les phases de freinage.
3. Tracé le profil de la puissance utile du moteur
4. Choisir la référence du moteur parmi la gamme DM1 (voir documentation technique en annexe )
5. Calculer pour chaque phase la valeur du couple utile du moteur.
6. En déduire le tracé du profil de ce couple sur le document réponse.
7. Tracer l’évolution du point de fonctionnement du moteur dans les 4 quadrants.
8. Indiquer sur ce diagramme les différents modes de fonctionnement du moteur (moteur AV,
freinage AR, etc).
9. Dans combien de quadrants le variateur de vitesse du moteur doit-il pouvoir fonctionner ?
10. Quelles sont les autres caractéristiques qu’il faudra déterminer pour dimensionner le variateur de
vitesse ?
En utilisant l’annexe, réaliser la fiche résumée du chapitre. Pour cela, réécrire les différents objectifs et indiquer pour chacun la relation, la définition ou la méthode permettant de
l’atteindre.
Document réponse :
231 kW
- 231 kW
148 kW
- 148 kW
- 1520 Nm
- 974 Nm
974 Nm
1520 Nm
0
0
0
0
Diagramme 4 quadrants :
T (Nm)
n (tr/min)
975
1520
- 1520
-975
1450- 1450
Annexe : Documentation technique de la gamme de moteurs DM1