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- 1. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie MONTE-CHARGE OBJECTIFS Etude de la chaine d'énergie. 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 d'une chaîne d'énergie §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 l'information. Capteur de vitesse SUPPORTS 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. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie MONTE-CHARGE Le monte-charge permet de déplacer une charge verticalement. Il est possible de modifier : la vitesse maximale de déplacement, la rampe d'accélération (temps nécessaire pour atteindre la vitesse maximale), la rampe de décélération. But : Etudier la chaîne d'énergie pour un cycle de montée et de descente conforme au graphique ci- dessous. tr/mn 800 t (s) 2s 1s Accélération Décélération Partie A : Mise en service A1 : En vous aidant de l'analyse fonctionnelle donnée en annexe n°2, compléter le diagramme FAST de l'annexe 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 la documentation. 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 l'afficheur. ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… p.2/10
- 3. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie MONTE-CHARGE A5 : Déplacer la charge vers le bas. Lire la vitesse de rotation du moteur sur l'afficheur. ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… A6 : Que constatez-vous ? Pouvez-vous justifier votre réponse. ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… A7 : Quelle est la vitesse maximale que l'on 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. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie 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. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie 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 réducteur Repérer les différentes roues dentées définies sur le schéma ci-dessus. rS r2 p.5/10
- 6. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie 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 2 A l’aide de la nomenclature et du plan du réducteur en annexe, déterminer les nombres de dents 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 moteur C1 : En vous aidant des caractéristiques du palan données à l'annexe 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. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie MONTE-CHARGE C3 : A partir des caractéristiques du réducteur, calculer la vitesse de rotation maximale (en tr/mn) en sortie du moteur. ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… C4 : Sachant que la vitesse de rotation est proportionnelle à la position du potentiomètre, régler celui-ci pour obtenir une vitesse de 800 tr/mn. Faire vérifier par le professeur responsable. ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Partie D : Mesure de la vitesse du moteur La vitesse de rotation du moteur est mesurée à l'aide d'une dynamo tachymétrique. Vitesse de Tension rotation CAPTEUR 0 à 10 V Dynamo tachymétrique La tension en sortie du capteur est disponible sur la sortie analogique (sous l'afficheur). D1 : Mesurer la tension obtenue sur la sortie analogique (afficheur) pour une vitesse de montée de 800 tr/mn. ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… D2 : Mesurer la tension obtenue sur la sortie analogique (afficheur) lorsque le monte-charge est à l'arrêt. ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… p.7/10
- 8. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie MONTE-CHARGE On veut connaître l'évolution de la tension de sortie du capteur en fonction de la vitesse de rotation du moteur. D3 : Pour les positions 2, 4, 6, 8, 10 du potentiomètre, mesurer la tension obtenue sur la sortie analogique 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 de vitesse" (rapport entre la grandeur de sortie et la grandeur d'entrée) de la dynamo tachymétrique. ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… D5 : Relever ce rapport sur la plaque signalétique de la dynamo tachymétrique et comparez-le au calcul précédent. ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Partie E : Etude du cycle de montée Un relevé du cycle de montée a été effectué à l'aide d'un oscilloscope à mémoire sur la sortie analogique du monte-charge. L'oscillogramme est donné sur l'annexe n°4. E1 : Sur cet oscillogramme, déterminez : - la valeur maximale = …………………………. - la rampe d'accélération = …………………………. - la rampe de décélération = …………………………. p.8/10
- 9. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie MONTE-CHARGE E2 : Ces valeurs correspondent-elles aux valeurs souhaitées au début du TP ? Justifiez votre réponse. ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… E3 : A l'aide de la documentation constructeur du variateur de vitesse, indiquer comment modifier ces rampes d'accélération et de décélération. ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Partie F : Mesure de courant, de tension et de puissance absorbée On souhaite mesurer la tension, l'intensité 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 l'intensité (bornes X21 et X22 du pupitre de commande) 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 pupitre de commande) pendant la phase de montée UMontée = ………………. pendant la phase de descente UDescente = ………………. p.9/10
- 10. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie 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 l'évolution de l'intensité et de la tension en fonction de la vitesse de rotation du moteur. F4 : Pour les positions 2, 4, 6, 8, 10 du potentiomètre, mesurer le courant et la tension du moteur 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. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie 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/dm3 Hauteur 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. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie MONTE-CHARGE ANNEXE N°2 : Analyse fonctionnelle Diagramme des besoins Utilisateur Charge < 250 kg Monte charge Déplacer une charge verticalement Annexes p.2/7
- 13. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie MONTE-CHARGE Structure fonctionnelle position vitesse Chaîne d'informations effort Info visuelles Afficheurs COMMUNIQUER Consigne de Acquérir TRAITER vitesse Capteur de vitesse, Voyants de position, d'effort 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 d'Energie Charge en Annexes p.3/7 position finale
- 14. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie MONTE-CHARGE ANNEXE N°3 : Diagramme FAST à compléter FP1 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 l'énergie …………………….. 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. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie MONTE-CHARGE ANNEXE N°4 : Oscillogramme 0 Annexes p.5/7
- 16. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie 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 Observations Annexes p.6/7
- 17. TP 05 Etude de la chaîne d'énergie MONTE-CHARGE ANNEXE N°6 : Plan moteur + treuil Annexes p.7/7