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  1. 1. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE OBJECTIFS  Etude de la chaine dénergie.  Etude du cycle de montée et de descente de la station de levage.  Etude de la fonction acquérir (capteur de vitesse).POINTS DU PROGRAMME ABORDES§2.1.1 Organisation fonctionnelle dune chaîne dénergie§2.3.5 Comportement énergétique des systèmes Caractérisation des énergies.§3.2.1 Transformateurs et modulateurs d’énergie associés Actionneurs : moteurs électriques à courant continu ou asynchrone. Modulateurs : Variateur de vitesse.§3.2.3 Acquisition et codage de linformation. Capteur de vitesseSUPPORTS ET DOCUMENTATIONS UTILISES  Station de levage Hydro Technic.  Dossier technique et mise en service du système.CONDITIONS DE REALISATION  Travail en binôme  Durée : 4h  Compte rendu à rendre en fin de la séance p.1/10
  2. 2. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE Le monte-charge permet de déplacer une charge verticalement. Il est possible de modifier : la vitesse maximale de déplacement, la rampe daccélération (temps nécessaire pour atteindre la vitesse maximale), la rampe de décélération.But :Etudier la chaîne dénergie pour un cycle de montée et de descente conforme au graphique ci-dessous. tr/mn 800 t (s) 2s 1s Accélération DécélérationPartie A : Mise en serviceA1 : En vous aidant de lanalyse fonctionnelle donnée en annexe n°2, compléter le diagrammeFAST de lannexe n°3 :A2 : Relever les caractéristiques du moteur indiquées sur la plaque signalétique. Pn = …………………. Un = …………………… In = …………………… Nn = ……………………A3 : Mettre le système sous tension en utilisant la fiche de mise en service incluse dans ladocumentation. La mise en service se fera en présence du professeur responsable.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………A4 : Déplacer la charge vers le haut. Lire la vitesse de rotation du moteur sur lafficheur.……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… p.2/10
  3. 3. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE A5 : Déplacer la charge vers le bas. Lire la vitesse de rotation du moteur sur lafficheur.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………A6 : Que constatez-vous ? Pouvez-vous justifier votre réponse.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………A7 : Quelle est la vitesse maximale que lon peut atteindre en phase de montée ?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Partie B : Détermination du rapport de réduction.   B1 : Sur le schéma ci-contre, repérer les différents éléments ;   - Moteur - Tambour de treuil - Réducteur - Disque de frein - Charge       p.3/10
  4. 4. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE B2 : Sur le dessin ci-dessous repérer les éléments suivants : o Le moteur. o Le tambour du treuil. o Le câble. o Le réducteur.  B3 : Le plan du réducteur ainsi que sa nomenclature sont donnés en annexe n°5 et 6. Sur le plan ci-contre repérer les éléments suivants : - Moteur - Treuil - Réducteur     p.4/10
  5. 5. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE B4 : Faire fonctionner le système et observer la vitesse du moteur et celle du tambour de treuil.Que constate-t-on ?.............. ........................................................................................................................................B5 : En déduire quel est le rôle du réducteur............... ........................................................................................................................................B6 : Sur le schéma cinématique ci-dessous repérer les 3 arbres du réducteur. o Arbre moteur ------------------- Colorier en bleu ---------- Repérer 1 o Arbre intermédiaire ----------- Colorier en rouge -------- Repérer 2 o Arbre de sortie ---------------- Colorier en vert ----------- Repérer 3      B7 : Sur l’éclaté ci-dessous on retrouve les 3 arbres du réducteurRepérer les différentes roues dentées définies sur le schéma ci-dessus. rS        r2  p.5/10
  6. 6. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE B8 : Le rapport de réduction, noté r, de ce réducteur est définit par le rapport suivant : Nt : Vitesse de rotation du tambour (en tr/min) Nm : Vitesse de rotation du moteur (en tr/min)Remarque : Z2 : représente le nombre de dents de la roue 2A l’aide de la nomenclature et du plan du réducteur en annexe, déterminer les nombres dedents des roues suivantes : Z2 = .................................. Z3 = .................................. ZS = ................................. Z4 = .................................. Z5 = .................................. Z6 = ..................................B9 : A l’aide de la formule donnée ci-dessus et des résultats trouvés à la question précédente,déterminer le rapport de réduction.................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................Partie C : Détermination de la vitesse du moteurC1 : En vous aidant des caractéristiques du palan données à lannexe n°1, indiquer : la masse de la charge = …………………………. la hauteur totale de déplacement = …………………………. la vitesse linéaire maximale = ………………………….C2 : Calculer la vitesse de rotation maximale en sortie du treuil.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………… p.6/10
  7. 7. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE C3 : A partir des caractéristiques du réducteur, calculer la vitesse de rotation maximale (entr/mn) en sortie du moteur.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………C4 : Sachant que la vitesse de rotation est proportionnelle à la position du potentiomètre, réglercelui-ci pour obtenir une vitesse de 800 tr/mn. Faire vérifier par le professeur responsable.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Partie D : Mesure de la vitesse du moteurLa vitesse de rotation du moteur est mesurée à laide dune dynamo tachymétrique. Vitesse de Tension rotation CAPTEUR 0 à 10 V Dynamo tachymétriqueLa tension en sortie du capteur est disponible sur la sortie analogique (sous lafficheur).D1 : Mesurer la tension obtenue sur la sortie analogique (afficheur) pour une vitesse de montéede 800 tr/mn.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………D2 : Mesurer la tension obtenue sur la sortie analogique (afficheur) lorsque le monte-charge està larrêt.……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… p.7/10
  8. 8. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE On veut connaître lévolution de la tension de sortie du capteur en fonction de la vitesse derotation du moteur.D3 : Pour les positions 2, 4, 6, 8, 10 du potentiomètre, mesurer la tension obtenue sur la sortieanalogique pour une montée du monte-charge. Complétez pour cela le tableau ci-dessous. Pos potentiomètre 2 4 6 8 10 n (tr/mn)Montée U (V)D4 : A partir des mesures effectuées à la question précédente, calculer la "constante devitesse" (rapport entre la grandeur de sortie et la grandeur dentrée) de la dynamotachymétrique.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………D5 : Relever ce rapport sur la plaque signalétique de la dynamo tachymétrique et comparez-leau calcul précédent.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Partie E : Etude du cycle de montéeUn relevé du cycle de montée a été effectué à laide dun oscilloscope à mémoire sur la sortieanalogique du monte-charge.Loscillogramme est donné sur lannexe n°4.E1 : Sur cet oscillogramme, déterminez : - la valeur maximale = …………………………. - la rampe daccélération = …………………………. - la rampe de décélération = …………………………. p.8/10
  9. 9. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE E2 : Ces valeurs correspondent-elles aux valeurs souhaitées au début du TP ? Justifiez votreréponse.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………E3 : A laide de la documentation constructeur du variateur de vitesse, indiquer commentmodifier ces rampes daccélération et de décélération.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Partie F : Mesure de courant, de tension et de puissance absorbéeOn souhaite mesurer la tension, lintensité absorbée et la puissance absorbée par le monte-charge pendant un cycle de fonctionnement (montée et descente).F1 : Pour une vitesse de 800 tr/mn, mesurer lintensité (bornes X21 et X22 du pupitre decommande)  pendant la phase de montée IMontée = ……………….  pendant la phase de descente IDescente = ……………….F2 : Toujours pour une vitesse de 800 tr/mn, mesurer la tension (bornes X23 et X24 du pupitrede commande)  pendant la phase de montée UMontée = ……………….  pendant la phase de descente UDescente = ………………. p.9/10
  10. 10. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE F3 : Toujours pour une vitesse de 800 tr/mn, mesurer la puissance absorbée.  pendant la phase de montée PMontée = ……………….  pendant la phase de descente PDescente = ……………….On veut connaître lévolution de lintensité et de la tension en fonction de la vitesse de rotationdu moteur.F4 : Pour les positions 2, 4, 6, 8, 10 du potentiomètre, mesurer le courant et la tension dumoteur en montée et en descente. Complétez pour cela le tableau ci-dessous. Pos potentiomètre 2 4 6 8 10 UMot (V)Montée IMot (A) UMot (V)Descente IMot (A)F5 : Tracer les courbes UMOT = f (Pos Pot) et IMOT = f (Pos Pot) pour la montée.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              F6 : Que pouvez-vous en conclure ?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… p.10/10
  11. 11. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE   ANNEXE N°1 : Caractéristiques du palan Poulies Caractéristiques système :  hauteur totale = 2,5 m  masse de la charge = 250 kg  vitesse linéaire maximale = 0,22 m/s Caractéristiques tambour :  diamètre extérieur = 225 mm  diamètre intérieur = 190 mm  rendement = 0,9 Câble  masse volumique = 7,8 kg/dm3Hauteur totale Caractéristiques réducteur :  rendement = 0,8  rapport de réduction = 0,013 Charge Caractéristiques des poulies :  diamètre = 140 mm  rendement = 0,95 Treuil + réducteur Moteur Annexes p.1/7
  12. 12. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE  ANNEXE N°2 : Analyse fonctionnelleDiagramme des besoins Utilisateur Charge < 250 kg Monte charge Déplacer une charge verticalementAnnexes p.2/7
  13. 13. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE   Structure fonctionnellepositionvitesse Chaîne   dinformationseffort Info visuelles         Afficheurs   COMMUNIQUER Consigne de Acquérir TRAITER vitesse   Capteur de vitesse, Voyants de position, deffort Circuit de commande   Afficheurs Charge en Pupitre de commande position initiale Ordres               Déplacer PROTEGER MODULER CONVERTIR   TRANSMETTRE Energie  électrique Disjoncteur général VARIATEUR DE Moteur Réducteur + Treuil la charge VITESSE   Chaîne dEnergie    Charge enAnnexes p.3/7 position finale
  14. 14. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE   ANNEXE N°3 : Diagramme FAST à compléterFP1 FT11 FT111 ST111 Alimenter en énergie ……………………. Déplacer une charge Gérer le système verticalement FT112 ST112 Acquérir informations ……………………. FT113 ST113 Donner des ordres ……………………. FT114 ST1141 Moduler lénergie ……………………..   ST1142 ……………………………… FT115 ST1151 Protéger matériels Grille de protection et personnes ST1152 ……………………... FT12 ST121 Monter la charge ……………………… FT13 Descendre la charge FT14 ST14 Transmettre le ……………………… mouvement FT15 ST15 Limiter les efforts ……………………… Annexes p.4/7
  15. 15. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE  ANNEXE N°4 : Oscillogramme 0Annexes p.5/7
  16. 16. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE  ANNEXE N°5 : Nomenclature   23    Roue intermédiaire    Z = 76 dents 22    Pignon intermédiaire    Z = 20 dents 21  1  Plaque mobile     20  2  Ressort  Plastique   19  1  Crochet     18  1  Poulie de moufle     17  2  Goupille élastique     16  2  Accouplement cannelé     15  1  Electro‐aimant     14  2  Garniture  Ferodo   13  1  Disque     12  1  Câble     11  1  Guide enrouleur de câble  Polyamide   10  1  Tambour     9  1  Couronne dentée    Z = 84 dents 8  1  Arbre dentée de sortie    Z = 20 dents 7  1  Roue dentée de sortie    Z = 108 dents 6  1  Arbre entrée réducteur    Z = 22 dents 5  1  Arbre intermédiaire     4  1  Arbre moteur     3  1  Carter de réducteur  AS13   2  1  Moteur triphasé asynchrone      1  1  Châssis  E24   Rep  Nb  Désignation Matière ObservationsAnnexes p.6/7
  17. 17. TP 05 Etude de la chaîne dénergie   MONTE-CHARGE  ANNEXE N°6 : Plan moteur + treuil Annexes p.7/7

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