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Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ
1/12
OFPPT
Office de la Formation Professionnelle
et de la Promotion du Travail
Direction Recherche et Ingénierie de la Formation
Filière : Electromécanique de systèmes automatisés
Niveau : TS
Corrigé de l’épreuve théorique :
Barème :
/40
Barème
I.
Cotation 1 :
L’axe du cylindre ∅ 25 h 7 doit être comprises dans une zone
cylindrique de ∅ 0,01 coaxiale à l’axe du cylindre de référence
∅ 20 h 7.
Cotation 2 :
Ra : L’état de surface de limite supérieure 1,6
AC : Surface d’ajustement fixe avec contrainte.
Cotation 3 :
Ecarts symétriques de 0,1 par rapport à la dimension
nominale 30
1,5
Examen de passage à la 2ème
année, formation initiale
Session juin 2006
Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ
2/12
II.
III.
a)
On sépare la résistance Rh en deux résistances R ' et X, chacune variant en
fonction de la position du curseur C.
Globalement: Rh = R ' + X.
2,5
2
Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ
3/12
À vide, le même courant traverse le générateur et le rhéostat.
La tension USM est celle donnée par un diviseur de tension.
La loi des mailles donne: E -UR' -Ux- UR = 0 (sens horaire de parcours de la maille),
=> E - (R'+R)I – XI = 0 (1)
La loi d'Ohm appliquée aux bornes de X donne :
Ux = USM = XI (2)
Il suffit d'éliminer I entre les équations (1) et (2).
I = USM / XI , soit E = (R+R'+X)USM / X
On déduit, à vide : USM = XE / (R+R'+X) avec X compris entre 0 et 33 Ω et
R' = 33 - X
b)
Tracé de USM (X) :
On calcule les valeurs de USM qui correspondent aux valeurs X = 0 Ω et
X = 33 Ω et on trace la droite correspondante :
IV.
1. P = =×++
85,0
52312 26,76 kW.
Q = =×+× )8,0cos(
85,0
52)75,0cos(12 artgartg 10,583 + 13,235 = 24,818 kvar
22
QPS += = 36,49 k VA
2. Le facteur de puissance de l’installation = 73,0
49,36
76,26
==
S
P
3. I = =
220
S 165,8 A
Les puissances active et réactive absorbées en ligne :
1
1
0,5
1
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4/12
PR = =×
2
IR 0,1x 165,8 ² = 2,74 kW
QL = 863,08,165314101,0
232
=×××=×
−
ILω kvar
4. Puissances fournies par le réseau :
P1 = 26,76 + 2,74 = 29,5 kW
Q1 = 24,818 + 0,863 = 25,681 kvar
S1 = 39,11 kVA
8,235
8,165
1
==
S
E V
5.
a)
La puissance active n’a pas changé : P’ = P = 26,76 kW
Q’ = P’ tg ϕ’ = 9,71 kvar
Qc = 24,818 - 9,71 = 15,108 kvar
994
314220
10108,15
2
3
=
×
×
=C µF
b)
I’ = =
×
×
22094,0
1076,26
3
129,4 A
c)
P’R = R x I’² = 0,1 x 129,4² = 1,67 kW
Q’L = Lω I’² = 0,1 x 10-3
x 314 x 129,4² = 0,525 kvar
d)
Puissances fournies par le réseau :
P2 = 26,76 + 1,67 = 28,43 kW
Q2 = 9,71 + 0,525 = 10,235 kvar
S2 = 30,216 kVA
e)
La nouvelle valeur efficace E’ de la tension au début de la ligne :
VE 5,23310
4,129
216,30
'
3
=×=
1
1
0,5
0,5
1
1,5
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V.
VI.
1
1
Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ
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VII.
VIII.
1 –
a)
- On appelle vitesse de coupe, la vitesse relative d'un point de l'arête tranchante
de l’outil par rapport à la surface usinée de la pièce.
Sur le tour, la vitesse de coupe est la vitesse circonférentielle d'un point de la
surface extérieure de la pièce. Sur la fraiseuse, la vitesse de coupe V est la vitesse
circonférentielle d'un point de la surface extérieure de la fraise.
-La vitesse de rotation s'exprime en révolution par minute (r/min). La vitesse
de rotation de la broche du tour, de la perceuse ou de la fraiseuse se calcule en
connaissant la vitesse de coupe N[r/min] = V / πD.
-Les vitesses d'avance sont les déplacements relatifs entre l’outil et la pièce
perpendiculaire à la coupe. Elles s'expriment selon l'outil utilisé (avance par dent,
avance par tour, avance par coup).
b)
C’est la vitesse qui permet le plus grand débit de copeaux avant réaffûtage, et ce,
sans tenir compte du temps.
2 –
La vitesse de rotation est N r/min = V/ πD ; π = 3,14
N r/min = 120000/48π = 796 ou 800 r/min
1,5
0,5
0,5
0,5
Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ
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IX.
On doit classer les éléments par valeur décroissante des temps d’arrêt, avec le
calcul de la valeur cumulée et du pourcentage correspondant et on fait la
représentation graphique des résultats (courbe ABC) :
4
Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ
8/12
Propositions des décisions :
C'est évident que les sous-systèmes de la zone A doivent bénéficier en priorité des
interventions du service maintenance.
Les trois sous-systèmes concernés sont :
-le dispositif de reprise vers le surgélateur (rep. 9),
-le laminoir R2B (rep. 3),
-l'alimentation de l'enfourneur (rep. 4).
X.
a) La valeur est de 0,22 mm.
b) Les roulements à rotule à billes
c) Les roulements à rouleaux cylindriques
d Ils sont en deux parties: une bague intérieure munie de rouleaux et une cuvette.
XI.
Noter la solution donnée par le stagiaire d’après le fonctionnement A+ B+ B- A- ou
A+ B+ A- B- (chacune des deux solutions est acceptée).
0,5
0,5
0,5
0,5
4
Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ
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XII
a) 2
Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ
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b)
XIII
1.
: a) Lorsque VEN = 0 V, le transistor est en blocage et VCE = VCC = 10 V.
b) Lorsque le transistor est saturé, VCE ≅ 0 V, donc :
IC(sat) ≅ VCC / RC = 10 V / 1 kΩ = 10 mA.
IB(min) = IC(sat) / β = 10 mA / 200 = 50 µA.
C’est la valeur de IB nécessaire pour atteindre le seuil de saturation du
transistor. Si l’on dépasse cette valeur de IB, on sature davantage le transistor mais
sans augmenter la valeur de IC.
c) Lorsque le transistor est saturé VBE = 0,7 V. La tension aux bornes de RB
est :
VRB = VEN – 0,7 V = 4,3 V
2
1
1
1
Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ
11/12
En utilisant la lois de l’Ohm, pour déterminer la valeur maximale de RB
requise afin de permettre une valeur IB maximale de 50 µA :
RB(max) = VRB / IB = 4,3 V / 50 µA = 86 kΩ
2.
A. - Le transformateur : il remplit deux fonctions :
. Isolement entre l’équipement et le secteur ;
. Transformation de la tension alternative (120 volts, 60 Hz) en une
tension plus faible ou plus élevée selon le cas.
- Le redresseur : il convertit la tension alternative du secondaire du transformateur
en impulsions unidirectionnelles positives ou négatives selon le cas.
- À la suite du redresseur se trouve le filtre qui sert à lisser le courant redressé brut
fourni par le redresseur sous forme d’impulsions. Ce circuit comporte en général un
condensateur mais il est conçu avec bobine lorsque des débits importants sont
prévus (grands courants).
- Le dernier bloc est le régulateur dont le but est de maintenir la tension de sortie
stable quel que soit le débit de l’alimentation et quelle que soit la tension d’entrée
secteur.
B.
1
1
Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ
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C. Alimentation réglable à l’aide d’un régulateur de tension fixe : l’ajout de
composants externes permet de régler la tension de sortie. La borne commune
n’est pas mise à la masse, mais connectée au sommet de R2. La sortie régulée est
aux bornes de R1 et sa valeur est fixe et égale à la tension du régulateur utilisé.
Exemple V RÉG = +5V pour un LM7805, +12V pour un LM7812, -9V pour un
LM7909 etc. Un courant de repos négligeable traverse la borne 2.
VOUT = V1 + V2 avec V1 = V RÉG.
Le courant de repos du régulateur IQ est très faible devant le courant qui circule
dans le diviseur de tension formé de R1 et R2 donc le courant I1 est égal au courant
I2
I1 = Vrég. / R1
V2 = R2 x I2 = R2 x I1 = R2 x (Vrég. / R1)
VOUT = V1 + V2 = V RÉG + R2 x (Vrég. / R1) = V RÉG [1 + (Vrég. / R1) ]
V RÉG = 5 volts dans le cas de la figure précédente (LM7805).
D. VOUT est minimum lorsque R2 =0, il est maximum lorsque R2 = 5KΩ
VOUT min = [(0 +5000) / 5000] x 5 = 5 V
VOUT max = [(5000+5000) / 5000] x 5 = 10 V
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Corrigé de l’examen de passage à la 2 ème année 2006 TS ESA Théorique

  • 1. Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ 1/12 OFPPT Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail Direction Recherche et Ingénierie de la Formation Filière : Electromécanique de systèmes automatisés Niveau : TS Corrigé de l’épreuve théorique : Barème : /40 Barème I. Cotation 1 : L’axe du cylindre ∅ 25 h 7 doit être comprises dans une zone cylindrique de ∅ 0,01 coaxiale à l’axe du cylindre de référence ∅ 20 h 7. Cotation 2 : Ra : L’état de surface de limite supérieure 1,6 AC : Surface d’ajustement fixe avec contrainte. Cotation 3 : Ecarts symétriques de 0,1 par rapport à la dimension nominale 30 1,5 Examen de passage à la 2ème année, formation initiale Session juin 2006
  • 2. Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ 2/12 II. III. a) On sépare la résistance Rh en deux résistances R ' et X, chacune variant en fonction de la position du curseur C. Globalement: Rh = R ' + X. 2,5 2
  • 3. Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ 3/12 À vide, le même courant traverse le générateur et le rhéostat. La tension USM est celle donnée par un diviseur de tension. La loi des mailles donne: E -UR' -Ux- UR = 0 (sens horaire de parcours de la maille), => E - (R'+R)I – XI = 0 (1) La loi d'Ohm appliquée aux bornes de X donne : Ux = USM = XI (2) Il suffit d'éliminer I entre les équations (1) et (2). I = USM / XI , soit E = (R+R'+X)USM / X On déduit, à vide : USM = XE / (R+R'+X) avec X compris entre 0 et 33 Ω et R' = 33 - X b) Tracé de USM (X) : On calcule les valeurs de USM qui correspondent aux valeurs X = 0 Ω et X = 33 Ω et on trace la droite correspondante : IV. 1. P = =×++ 85,0 52312 26,76 kW. Q = =×+× )8,0cos( 85,0 52)75,0cos(12 artgartg 10,583 + 13,235 = 24,818 kvar 22 QPS += = 36,49 k VA 2. Le facteur de puissance de l’installation = 73,0 49,36 76,26 == S P 3. I = = 220 S 165,8 A Les puissances active et réactive absorbées en ligne : 1 1 0,5 1
  • 4. Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ 4/12 PR = =× 2 IR 0,1x 165,8 ² = 2,74 kW QL = 863,08,165314101,0 232 =×××=× − ILω kvar 4. Puissances fournies par le réseau : P1 = 26,76 + 2,74 = 29,5 kW Q1 = 24,818 + 0,863 = 25,681 kvar S1 = 39,11 kVA 8,235 8,165 1 == S E V 5. a) La puissance active n’a pas changé : P’ = P = 26,76 kW Q’ = P’ tg ϕ’ = 9,71 kvar Qc = 24,818 - 9,71 = 15,108 kvar 994 314220 10108,15 2 3 = × × =C µF b) I’ = = × × 22094,0 1076,26 3 129,4 A c) P’R = R x I’² = 0,1 x 129,4² = 1,67 kW Q’L = Lω I’² = 0,1 x 10-3 x 314 x 129,4² = 0,525 kvar d) Puissances fournies par le réseau : P2 = 26,76 + 1,67 = 28,43 kW Q2 = 9,71 + 0,525 = 10,235 kvar S2 = 30,216 kVA e) La nouvelle valeur efficace E’ de la tension au début de la ligne : VE 5,23310 4,129 216,30 ' 3 =×= 1 1 0,5 0,5 1 1,5
  • 5. Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ 5/12 V. VI. 1 1
  • 6. Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ 6/12 VII. VIII. 1 – a) - On appelle vitesse de coupe, la vitesse relative d'un point de l'arête tranchante de l’outil par rapport à la surface usinée de la pièce. Sur le tour, la vitesse de coupe est la vitesse circonférentielle d'un point de la surface extérieure de la pièce. Sur la fraiseuse, la vitesse de coupe V est la vitesse circonférentielle d'un point de la surface extérieure de la fraise. -La vitesse de rotation s'exprime en révolution par minute (r/min). La vitesse de rotation de la broche du tour, de la perceuse ou de la fraiseuse se calcule en connaissant la vitesse de coupe N[r/min] = V / πD. -Les vitesses d'avance sont les déplacements relatifs entre l’outil et la pièce perpendiculaire à la coupe. Elles s'expriment selon l'outil utilisé (avance par dent, avance par tour, avance par coup). b) C’est la vitesse qui permet le plus grand débit de copeaux avant réaffûtage, et ce, sans tenir compte du temps. 2 – La vitesse de rotation est N r/min = V/ πD ; π = 3,14 N r/min = 120000/48π = 796 ou 800 r/min 1,5 0,5 0,5 0,5
  • 7. Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ 7/12 IX. On doit classer les éléments par valeur décroissante des temps d’arrêt, avec le calcul de la valeur cumulée et du pourcentage correspondant et on fait la représentation graphique des résultats (courbe ABC) : 4
  • 8. Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ 8/12 Propositions des décisions : C'est évident que les sous-systèmes de la zone A doivent bénéficier en priorité des interventions du service maintenance. Les trois sous-systèmes concernés sont : -le dispositif de reprise vers le surgélateur (rep. 9), -le laminoir R2B (rep. 3), -l'alimentation de l'enfourneur (rep. 4). X. a) La valeur est de 0,22 mm. b) Les roulements à rotule à billes c) Les roulements à rouleaux cylindriques d Ils sont en deux parties: une bague intérieure munie de rouleaux et une cuvette. XI. Noter la solution donnée par le stagiaire d’après le fonctionnement A+ B+ B- A- ou A+ B+ A- B- (chacune des deux solutions est acceptée). 0,5 0,5 0,5 0,5 4
  • 9. Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ 9/12 XII a) 2
  • 10. Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ 10/12 b) XIII 1. : a) Lorsque VEN = 0 V, le transistor est en blocage et VCE = VCC = 10 V. b) Lorsque le transistor est saturé, VCE ≅ 0 V, donc : IC(sat) ≅ VCC / RC = 10 V / 1 kΩ = 10 mA. IB(min) = IC(sat) / β = 10 mA / 200 = 50 µA. C’est la valeur de IB nécessaire pour atteindre le seuil de saturation du transistor. Si l’on dépasse cette valeur de IB, on sature davantage le transistor mais sans augmenter la valeur de IC. c) Lorsque le transistor est saturé VBE = 0,7 V. La tension aux bornes de RB est : VRB = VEN – 0,7 V = 4,3 V 2 1 1 1
  • 11. Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ 11/12 En utilisant la lois de l’Ohm, pour déterminer la valeur maximale de RB requise afin de permettre une valeur IB maximale de 50 µA : RB(max) = VRB / IB = 4,3 V / 50 µA = 86 kΩ 2. A. - Le transformateur : il remplit deux fonctions : . Isolement entre l’équipement et le secteur ; . Transformation de la tension alternative (120 volts, 60 Hz) en une tension plus faible ou plus élevée selon le cas. - Le redresseur : il convertit la tension alternative du secondaire du transformateur en impulsions unidirectionnelles positives ou négatives selon le cas. - À la suite du redresseur se trouve le filtre qui sert à lisser le courant redressé brut fourni par le redresseur sous forme d’impulsions. Ce circuit comporte en général un condensateur mais il est conçu avec bobine lorsque des débits importants sont prévus (grands courants). - Le dernier bloc est le régulateur dont le but est de maintenir la tension de sortie stable quel que soit le débit de l’alimentation et quelle que soit la tension d’entrée secteur. B. 1 1
  • 12. Filière : ESA Niveau : TS Corrigé épreuve théorique passage CDJ 12/12 C. Alimentation réglable à l’aide d’un régulateur de tension fixe : l’ajout de composants externes permet de régler la tension de sortie. La borne commune n’est pas mise à la masse, mais connectée au sommet de R2. La sortie régulée est aux bornes de R1 et sa valeur est fixe et égale à la tension du régulateur utilisé. Exemple V RÉG = +5V pour un LM7805, +12V pour un LM7812, -9V pour un LM7909 etc. Un courant de repos négligeable traverse la borne 2. VOUT = V1 + V2 avec V1 = V RÉG. Le courant de repos du régulateur IQ est très faible devant le courant qui circule dans le diviseur de tension formé de R1 et R2 donc le courant I1 est égal au courant I2 I1 = Vrég. / R1 V2 = R2 x I2 = R2 x I1 = R2 x (Vrég. / R1) VOUT = V1 + V2 = V RÉG + R2 x (Vrég. / R1) = V RÉG [1 + (Vrég. / R1) ] V RÉG = 5 volts dans le cas de la figure précédente (LM7805). D. VOUT est minimum lorsque R2 =0, il est maximum lorsque R2 = 5KΩ VOUT min = [(0 +5000) / 5000] x 5 = 5 V VOUT max = [(5000+5000) / 5000] x 5 = 10 V 1 1