Aux champs resume
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TP 05 Etude de la chaîne d'énergie MONTE-CHARGE p.1/10 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
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TP 05 Etude de la chaîne d'énergie
MONTE-CHARGE
p.1/10
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
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MONTE-CHARGE
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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. 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. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
tr/mn
t (s)
800
2 s Accélération
1 s Décélération
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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
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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
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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
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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. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………
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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. 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. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
CAPTEUR Vitesse de rotation
Tension 0 à 10 V
Dynamo tachymétrique
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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
Montée
n (tr/mn)
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 = ………………………….
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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 = ……………….
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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
Montée UMot (V)
IMot (A)
Descente UMot (V)
IMot (A)
F5 : Tracer les courbes UMOT = f (Pos Pot) et IMOT = f (Pos Pot) pour la montée.
F6 : Que pouvez-vous en conclure ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
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Annexes
p.1/7
ANNEXE N°1 : Caractéristiques du palan
Câble
Poulies
Charge
Treuil + réducteur Moteur
Hauteur totale
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 masse volumique = 7,8 kg/dm3
Caractéristiques réducteur : rendement = 0,8 rapport de réduction = 0,013
Caractéristiques des poulies : diamètre = 140 mm rendement = 0,95
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Annexes
p.2/7
ANNEXE N°2 : Analyse fonctionnelle Diagramme des besoins
Déplacer une charge verticalement
Utilisateur Charge < 250 kg
Monte charge
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Annexes
p.3/7
Structure fonctionnelle
PROTEGER
CONVERTIR
TRANSMETTRE
MODULER
Charge en position initiale
Info visuelles Afficheurs
Ordres
Déplacer
la charge Disjoncteur général VARIATEUR DE VITESSE
Moteur Réducteur + Treuil
position vitesse effort
Acquérir
TRAITER
COMMUNIQUER
Capteur de vitesse, de position, d'effort Pupitre de commande
Circuit de commande Voyants
Afficheurs
Consigne de vitesse
Chaîne d'informations
Charge en position finale
Chaîne d'Energie
Energie électrique
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Annexes
p.4/7
ANNEXE N°3 : Diagramme FAST à compléter
ST111
…………………….
ST112
…………………….
ST113
…………………….
ST1141
……………………..
ST1142 ………………………………
ST1151
Grille de protection
ST1152
……………………...
ST121
………………………
ST14
………………………
ST15
………………………
FT111
Alimenter en énergie
FT112
Acquérir informations
FT113
Donner des ordres
FT114
Moduler l'énergie
FT115
Protéger matériels et personnes
FP1 Déplacer une
charge verticalement
FT11 Gérer le système
FT12 Monter la charge
FT13 Descendre la charge
FT14 Transmettre le mouvement
FT15 Limiter les efforts
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Annexes
p.5/7
ANNEXE N°4 : Oscillogramme
0
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Annexes
p.6/7
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
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Annexes
p.7/7
AN
NE
XE
N°6
: P
lan
mo
teu
r +
tre
uil
