4 Devoirs surveillés et examzns EG - · PDF fileelectricité générale – niveau 2 2010-2011 h. ben ammar 95 ministere de l'enseignement superieur et de la recherche scientifique

Electricité Générale – Niveau 2 2010-2011

H. BEN AMMAR 95

MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE

INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE NABEUL

DEVOIRS SURVEILLES & EXAMENS

ELECTRICITE GENERALE

Profil : Maintenance Industrielle

Niveau - 2

Préparés par :

Hichem BEN AMMAR

S. CHIBANI

Devoirs Surveillés & Examens

Année Universitaire 2010/2011


H. BEN AMMAR 96

Plan des devoirs surveilles & examens

CH.1. 1er Semestre 2009/2010 97 Devoir Surveillé 98 Corrigés 101 Examen 104 Corrigés 107

CH.2. 2ème Semestre 2009/2010 111 Devoir Surveillé 112 Corrigés 116 Examen 119 Corrigés 121


H. BEN AMMAR 97


قـســـــم الـصـیــانــــــة الـصـنــاعـیـــــــة DEPARTEMENT DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE

1er Semestre 2009/2010

Matière : Electricité Générale


Niveau - 2



H. BEN AMMAR 98



DEVOIR SURVEILLE

MATIERE : ELECTRICITE GENERALE

CLASSE : MI-22

ENSEIGNANT : H. BEN AMMAR

NOMBRE DE PAGES : 7

DATE : 21 NOVEMBRE 2009

DUREE : 1 HEURE 30

DOCUMENTS : NON AUTORISES

BAREME : 7 – 5 – 8

EXERCICE N ° 1 :

Compléter le marquage des bornes dans les schémas 1 et 2 (document réponse).

EXERCICE N ° 2 :

Donner le schéma développé, unifilaire et multifilaire d'un montage va et vient à deux lampes.

EXERCICE N ° 3 :

Un rideau électrique est utilisé pour fermer un magasin, il fonctionne pendant toute la semaine d'une cadence deux manœuvres par jour.

1. Calculer le nombre de manœuvres pendant 20 ans.

2. Le rideau électrique est entraîné par un moteur asynchrone à cage caractérisé par :

La tension entre phase : U = 380v ; Le courant nominal : In = 24 A ; La puissance absorbée : P = 12 KW.

a. Choisir un disjoncteur qui assure le bon fonctionnement du moteur (document Télémécanique, Merlin Gérin et SIAME), avec un courant de court-circuit estimé à 20KA. Justifier votre réponse.

b. Choisir les contacteurs " K1M et K2M " adéquats, ainsi le relais thermique " F ". Sachant que le circuit de commande fonctionne à 380v.


H. BEN AMMAR 99

c. On veut renforcer la protection du moteur en rajoute au circuit de puissance des cartouches de fusibles au sectionneur. Faire un schéma de l'emplacement. Choisir le calibre.


H. BEN AMMAR 100

Document réponse Exercice N ° 1

Schéma 1

Schéma 2

M ~

F

K1M

K2M

Q

L1 L2 L3 N

K1M

Montée

K2M

Descente K1A K2A H1 H2

Descente Montée

S6 S5 K1M K2M S3 S1 K1M S2 S4 K2M

S0

L1

N

K1A K2A

K2M K1M

F

A1

A2

A1

A2


H. BEN AMMAR 101

CORRIGES Exercice N ° 1

Schéma 1

Schéma 2

M ~

F

K1M

K2M

Q

L1 L2 L3 N

1 3 5 2 4 6

1 3 5

2 4 6

1 3 5

2 4 6

1 3 5

2 4 6

U V W

K1M

Montée

K2M

Descente K1A K2A H1 H2

Descente Montée

S6 S5 K1M K2M S3 S1 K1M S2 S4 K2M

S0

L1

N

K1A K2A

K2M K1M

F

11 12

13 14

13 14

13 14

13 14

13 14

13 14

13 14

13 14

A1 A2

21 22

A1 A2

21 22

95 96

11 12

11 12

33 34

33 34

A1 A2

A1 A1

X1 X2

X1 X2

23 24

13 14

2,5

4,5


H. BEN AMMAR 102

Exercice N ° 2 :

Schéma développé

Schéma unifilaire

Schéma multifilaire

H2

N

F Q1

Ph

Q2 H1

H1 H2

Q1 Q2

1

2

2


H. BEN AMMAR 103

Exercice N ° 3 :

1. Le nombre de manœuvres égal à 14600 manoeuvres 2.

a. Choix du disjoncteur

SIAME : Pdc=10 KA (non retenu) Merlin Gerin : Pdc>>20 KA (non retenu) Télémécanique : Pdc=50 KA ; la référence est LB6-LC03M53

b. Choix des contacteurs K1M et K2M : la référence est LC1-D3200Q7 Choix du relais thermique F : la référence est LR2-01322

c. Choix du sectionneur et des cartouches se fusibles : Le sectionneur : GK1-EK Le fusible : aM32

F

K1M

K2M

Q

L1 L2 L3

1 3 5

2 4 6 1 3 5 2 4 6

U V W

M ~

1 3 5

2 4 6 1 3 5

2 4 6

1 3 5

2 4 6

2

2

2

2


H. BEN AMMAR 104



EXAMEN


CLASSE : MI – 21, MI-22

ENSEIGNANT : H. BEN AMMAR & S.

CHIBANI

NOMBRE DE PAGES :

DATE : 15 JANVIER 2010

DUREE : 1 HEURE 30


BAREME : 3 – 10 – 7

Exercice N ° 1 :

1. Identifier les paramètres de choix de l'appareillage électrique.

2. Citer les principales fonctions des appareils électriques.

Exercice N ° 2 :

On considère le schéma unifilaire d’une installation industrielle ( voir page suivante ).

Sur chaque ligne de distribution, on indique le courant nominal absorbé ainsi que le courant

de court-circuit. Le secondaire du transformateur délivre une tension triphasée de 380 V. On

demande de faire le choix des appareils électriques figurants sur le schéma. Pour cela

répondre aux questions suivantes :

1. Faire le choix des disjoncteurs QG, Q1, Q2, Q3 et Q4. Se référer à l’annexe 1.

2. Choisir les sectionneurs portes fusibles ainsi que les fusibles associés. On s’aidera

par l’annexe 2.

3. Déterminer les caractéristiques du fusible général F. ( voir annexe 2)

4. Identifier les contacteurs KM1, KM2, KM3 et KM4. Sachant que la tension du

circuit de commande est 48 V de fréquence 50 Hz. ( voir annexe 3)

5. Caractériser les relais thermiques F1, F2 et F3. ( voir annexe 4)


H. BEN AMMAR 105

N.B. : Le choix correct doit comporter le type de l’appareil, la référence et les principales

caractéristiques techniques.

Exercice N ° 3 :

Soit à alimenter dans un atelier un moteur électrique de puissance 35 KW sous la

tension de 380 V triphasé, à partir d’une source distante de 30 m. Le câble d’alimentation sera

donc, en cuivre isolé par le polychlorure de vinyle, posé seul à l’air libre en chemin de câbles.

La température ambiante ne dépassera pas 30 °C. Ce moteur a un facteur de puissance

cos = 0,8. En se référant à l’annexe des câbles :

1. Déterminer la section Sp qui tient compte du régime permanent. On donne le facteur de

correction K = 0.75 (il faut calculer d’abord le courant absorbé par le moteur).

30KV

380V

QG

F

Q1 Q2 Q3 Q4

Q21 Q22 Q23 Q24

KM1 KM2 KM3 KM4

F1 F2 F3

Eclairage In = 20 A

Icc = 3,5 KA

Compresseur In = 30 A

Icc = 11 KA

Chauffage In = 22 A

Icc = 4,5 KA

Broyeur In = 44 A

Icc = 15 KA


H. BEN AMMAR 106

2. Calculer la section Su qui dépend de la chute de tension admissible sur le câble.

3. Calculer la section Scc du régime de court circuit. La durée présumée du court circuit est

200 ms. Le courant de court-circuit est estimé à 5 KA.

4. Choisir alors la section technique optimale.


H. BEN AMMAR 107

CORRIGES

Exercice N ° 1 :

1. Paramètres de choix de l'appareillage électrique : - Nature de courant - Tension nominale - Courant nominal - Pouvoir de coupure - Catégorie d'emploi - Durée de vie

2. Principales fonctions des appareils électriques :

- Interruption / connexion - Sectionnement - Commande - Protection

Exercice N ° 2 :

1. Calcul du courant total de l'installation : 12644223020 ntot II

Choix des disjoncteurs

GQ : Disjoncteur général, In=116A, Icc=30KA

NS125E : Pdc=16KA<Icc (non retenu) NS160N : Pdc=30KA=Icc (mouvais) NS160H : Pdc=70KA (à retenir)

3 pôles, déclencheur : TM125D Avec In=125A, Irth=0,9 In=112,5A et Irm=10 In=1250A

1Q : Disjoncteur d'éclairage, In=20A, Icc=3,5KA

SIAME C60H : Pdc=15KA (selon IEC947) 3 pôles, Courbe C Avec In=20A, Irth=0,9 In=18A et Irm=10 In=200A Calibre 20A

0,5

1,5

1,5

0,5


H. BEN AMMAR 108

2Q : Compresseur (moteur), In=30A, Icc=11KA

Télémécanique LD1-LC030 : Pdc=50KA 3 pôles, Avec In=30A, Irth=0,9 In=27A et Irm=10 In=300A Départ moteur LB1-LC03M53

3Q : Chauffage, In=22A, Icc=4,5KA

SIAME C60H : Pdc=15KA (selon IEC947) 3 pôles, Courbe de déclenchement C Avec In=22A, Irth=0,9 In=20A et Irm=10 In=220A Calibre 25A

4Q : Broyeur, In=44A, Icc=15KA

Merlin Gérin NS100N ou H : Pdc=50KA 3 pôles, déclencheur : TM63D Avec In=44A, Irth=0,9 In=39,6A et Irm=10 In=440A Départ moteur LB1-LC03M53

1. Sectionneur porte fusibles :

21Q : In=20A, Icc=3,5KA LS1-D2531A65 (25) Fusible gI20, 10x38 , Pdc=100KA, U=500V

22Q : In=30A, Icc=11KA GK1-EK (50A) Fusible aM32, 14x51 , Pdc=100KA, U=500V

23Q : In=22A, Icc=4,5KA LS1-D2531A65 (25) Fusible gf25, 10x38 , Pdc=20KA, U=500V

24Q : In=44A, Icc=15KA GK1-EK (50A)

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5


H. BEN AMMAR 109

Fusible aM45, 14x51 , Pdc=100KA, U=500V

2. Fusible général : In=116A, Icc=30KA Fusible aM125, taille 00, Pdc=100KA, U=500V

3. Choix des contacteurs : K1M : In=20A, LC1D0910E7 (Catégorie AC) ; K2M : In=30A, LC1D3210E7 (Catégorie AC) ; K3M : In=22A, LC1D0910E7 (Catégorie AC) ; K4M : In=44A, LC1D5010E7 (Catégorie AC).

4. Choix des relais thermiques : F1 : réglable 23-32A ; LR2D3353 ; F2 : réglable 17-25A ; LR2D3322 ; F3 : réglable 37-50A ; LR2D3357 ;

Exercice N ° 3 :

1. Sp =25mm2

Le courant nominal : AU

PIn 47,66cos3

Le courant fictif : AKI

KII nB

f 6,8875,047,66

L'indice d'intensité : Ii = 3

Le courant t choisi : IZ = 101 A

Alors, la section du conducteur choisie est SP=25 mm2

2. Su =25mm2

VU adm 19%5380

2

2

1,5

3

1,5


H. BEN AMMAR 110

Vérifiant au premier lieu avec Sp, mmS

R / 0,925

10 22,5 -3

et

VXRILKU 65,2sin cos ,

La chute de tension calculée est inférieure à la chute de tension admissible,

on peut dire la section 25mm2 est le bon choix, alors SU=25 mm2

3. Scc =25mm2

2 42,21 mmt

kIS

pf

CCCC

, on prend SCC=25 mm2

4. Sp=Su=Scc=25mm2

1,5

1


H. BEN AMMAR 111


قـســـــم الـصـیــانــــــة الـصـنــاعـیـــــــةDEPARTEMENT DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE

2ème Semestre 2009/2010

Matière : Electricité Générale


Niveau - 2



H. BEN AMMAR 112



DEVOIR SURVEILLE


CLASSE : MI-22

ENSEIGNANT : H. BEN AMMAR

NOMBRE DE PAGES : 4

DATE : 15 MAI 2010

DUREE : 1 HEURE 30


BAREME : 6 – 7 – 7

Questions de Contrôle :

1. Citer les principales fonctions des appareils électriques.

2. Quelles sont les classes des fusibles.

Exercice N ° 1 :

Compléter le marquage des bornes et identifier les éléments à partir du premier

schéma (document réponse 1).

Exercice N ° 2 :

a. Compléter le marquage des bornes dans les schémas 2 et 3.

b. La figure suivante présente la vue d'ensemble d'un transporteur,

où : S1 S2 : deux boutons poussoirs marche ;

S3 et S4 : deux butées de fin de course qui sont fermées au repos ;

M : moteur asynchrone à cage


H. BEN AMMAR 113

Les schémas 2 et 3 du document réponse 2 présentent les circuits de commande et de

puissance du transporteur. On vous demande d'expliquer le principe de fonctionnement

de ce dernier.

Moteur

S1

S3 S4

Chariot

S2


H. BEN AMMAR 114

Document réponse 1 Exercice N ° 1 : Marquage des bornes et identification des éléments du montage.

C3 Lettre1 Repère 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

A W1 Alimentation triphasée

B Q1 Fusible sectionneur

C S2 Bouton poussoir arrêt

D S1 Bouton poussoir marche

E KM1 Discontacteur principal

F KM2 Contacteur de freinage(alternatif)

G T1 Transformateur 400/24 V

H V1 Diodes de redressement

I

J KM3 Contacteur de freinage(continu)

K F1 Relais magnéto-thermique

L M Moteur asynchrone

DésignationSchéma

13

M3 ~

Schéma 1

Identification des éléments du montage :

Contact auxiliaire du relais magnétothermique Bobine discontacteur principal Bobine contacteur de freinage (continu) Bouton poussoir arrêt Bouton poussoir marche

Tableau 1


H. BEN AMMAR 115

Document réponse 2 Exercice N ° 2 : Marquage des bornes et principe de fonctionnement des circuits suivants :

Schéma 2

Schéma 3

M ~

F

K1M

K2M

Q

L1 L2 L3 N

K2M K1M

Q L1

N K1M Avant

K2M Retour

S1 K1M S2 K2M

F

S4 S3


H. BEN AMMAR 116

CORRIGES

Questions de Contrôle :

1. Les fonctions des appareils électriques : - Interruption /connexion ; - Sectionnement ; - Commande ; - Protection.

2. Les classes des fusibles :

- gI, gF: pour circuits résistifs ; - gT : plus rapide que gF ; - aM : accompagnement moteur ; - UR : ulta rapide.

Exercice N ° 2 :

b. À l'état initiale les butées de fin de course (S4) est fermée et (S3) est ouverte; une

action sur le bouton poussoir marche (S1) existe la bobine du contacteur principal

(K1M), qui provoque le changement d'état des contacts "auxiliaires et principaux" et le

moteur se met à tourner dans le premier sens. Lors du relâchement de (S1) la bobine

du contacteur (K1M) reste toujours exciter à cause du maintien de son contact

auxiliaire. Dès la détection de la fin de course par (S4), la bobine du contacteur

principal K1M sera désexcitée et le moteur s'arrêt.

Même processus au retour dès l'action sur le bouton poussoir (S2), l'arrêt du moteur

s'établi par l'action sur la butée de fin de course (S3).

3

3

3


H. BEN AMMAR 117

Document réponse 1 Exercice N ° 1 : Marquage des bornes et identification des éléments du montage.

C3 Lettre1 Repère 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

A W1 Alimentation triphasée

B Q1 Fusible sectionneur

C S2 Bouton poussoir arrêt

D S1 Bouton poussoir marche

E K1M Discontacteur principal

F K2M Contacteur de freinage(alternatif)

G T1 Transformateur 400/24 V

H V1 Diodes de redressement

I

J K3M Contacteur de freinage(continu)

K F1 Relais magnéto-thermique

L M Moteur asynchrone

DésignationSchéma

13

M3 ~

Schéma 1

Identification des éléments du montage :

Contact auxiliaire du relais magnétothermique = C3 + 1K2 – F1 : 95 Bobine discontacteur principal = C3 + 1E4 – K2M : A1 Bobine contacteur de freinage (continu) = C3 + 1J9 – K3M : A1 Bouton poussoir arrêt = C3 + 1C4 – S2 : 11 Bouton poussoir marche = C3 + 1D4 – S1 : 13

Tableau 1

13

14

1 3 5

2 4 6

23

24 11

12 13

14

13

14

A1

A2

21

22 A1

A2

A1

A2

95

96

1 3 5

2 4 6

1 3

2 4

1 3 5

2 4 6

U V W

2,5

4,5


H. BEN AMMAR 118

Document réponse 2 Exercice N ° 2 : Marquage des bornes et principe de fonctionnement des circuits suivants :

Schéma 2

Schéma 3

M ~

F

K1M

K2M

Q

L1 L2 L3 N

1 L1

Q

1 3 5

2 4 K1M

1 3 5

2 4 6

1 3 5

2 4 6

U V W

K2M K1M

Q L1

N K1M Avant

K2M Retour

S1 K1M S2 K2M

F

S4 S3

13 13 13 13

14 14 14 14

11 11

12 12 21 21

22 22 A1 A1

A2 A2

13 14

23 24

95

96

1

3


H. BEN AMMAR 119



EXAMEN


CLASSE : MI – 21, MI-22

ENSEIGNANT : H. BEN AMMAR & S. CHIBANI

NOMBRE DE PAGES : 2 + ( 3 ANNEXES )

DATE : 28 JUIN 2010

DUREE : 1 HEURE 30


BAREME : 6 – 10 – 4

Question de contrôle :

Citer les paramètres de choix des appareils électriques suivants :

a. Contacteur.

b. Disjoncteur.

c. Sectionneur.

d. Fusible.

Exercice N ° 1 :

Un transporteur électrique permet le déplacement d'une charge de deux endroits différents.

Le système est entraîné par un moteur asynchrone triphasé à cage caractérisé par :

Puissance absorbée 22 KW, tension 380 V, fréquence 50 Hz,

facteur de puissance Cos = 0,8.

1. Le moteur étant couplé en étoile. Déterminer le courant de ligne absorbé par le moteur.

2. Pour entraîner le moteur asynchrone en deux sens de rotation, on utilise deux contacteurs

principaux (KM1 et KM2) tripolaires. La protection de ce moteur est assurée par les

dispositifs suivants :

Un disjoncteur magnétothermique Q 1.

Un Sectionneur porte fusible Q 2.


H. BEN AMMAR 120

Un relais thermique " F ".

2.1. Faire le schéma du circuit de puissance correspondant.

2.2. Sachant que le courant de court circuit est estimé à 10 KA. Choisir le disjoncteur Q1. (Annexe I)

2.3. En se référant à l’annexe II, choisir le sectionneur Q2 ainsi que les fusibles convenables.

2.4. Caractériser les contacteurs KM1 et KM2. On note que le circuit de commande fonctionne sous la tension 220 V, 50 Hz. (Annexe III)

2.5. Choisir le relais thermique F. (Annexe IV)

N.B. : Le choix correct doit comporter le type de l’appareil, la référence et les principales caractéristiques techniques.

Exercice N ° 2 :

Déterminer les caractéristiques des fusibles dans le schéma électrique suivant en tenant

compte d’une protection sélective. Utiliser l’annexe des fusibles.

30KV

380V

QG 160A

F

F1

F11 F12 F21 F22

Eclairage In = 20 A

Icc = 3,5 KA

Compresseur In = 30 A

Icc = 11 KA

Chauffage In = 22 A

Icc = 4,5 KA

Broyeur In = 44 A

Icc = 15 KA

F2


H. BEN AMMAR 121

CORRIGES

Questions de contrôle : Paramètres de choix de l'appareillage électrique :

a. Contacteur : - Courant d'emploi ; - Tension d'emploi : circuit de puissance ; - Nombre de pôles ; - Tension de court-circuit ; - Durée de vie ; - Catégorie d'emploi.

b. Disjoncteur : - Tension nominale ; - Courant nominal ; - Pouvoir de coupure ; - Nombre de pôles ; - Courant de réglage thermique ; - Courant de réglage magnétique.

c. Sectionneur : - Tension nominale ; - Courant nominal ; - Nombre de pôles ; - Dimensions des fusibles.

d. Fusibles - Tension nominale ; - Courant nominal ; - Pouvoir de coupure ; - Classes ; - Dimensions.

1,5

1,5

1,5

1,5


H. BEN AMMAR 122

Exercice N ° 2 :

1.

cos3

cos3U

PIUIP AI 78,41 , AI n 42

2.

2.1. 2.2. Q1 : Intégral 63 déclencheurs : Pdc=50KA Irth=35A…50A fixé à 42

U=660V Irm=300…600A fixé à 420A 3 pôles Référence : LB1LD03M57

2.3. Q2: GK1-6k fusible: aM50 14x51 Pdc=100KA

U=500V 3 pôles

2.4. KM1, KM2: référence: LC1D5011M5 P=22 KW

I=50A

2.5. Relais thermique : référence : LC1D63357A65 Irth=38A…50A fixé à 42

Exercice N ° 3 :

1

2,5

M ~

F

K1M

K2M

Q

L1 L2 L3 N

1 L1

Q

1 3 5

2 4 K1M

1 3 5

2 4 6

1 3 5

2 4 6

U V W

1,5

2

2

1


H. BEN AMMAR 123

F

aM160 Taille 0 U=500V Pdc=100KA

F1

gI50 Taille 14x51 U=500V Pdc=100KA

F2

aM80 Taille 22x58 U=500V Pdc=100KA

F11


F12


F21


F22

aM50 Taille 14x51 U=500V Pdc=100KA

1

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5


H. BEN AMMAR 124

ANNEXE I : DISJONCTEURS


H. BEN AMMAR 125


H. BEN AMMAR 126

ANNEXE II : SECTIONNEURS PLUS FUSIBLES


H. BEN AMMAR 127

ANNEXE III : CONTACTEURS


H. BEN AMMAR 128

ANNEXE IV : RELAIS TRIPOLAIRES DE PROTECTION

THERMIQUE


H. BEN AMMAR 129

ANNEXE S V : CABLES


H. BEN AMMAR 130

BIBLIOGRAPHIE

Auger, A., Schémas d'électricité, Edition de la Capitelle, 1988.

Bourgeois, R., Cogneil, D., Mémotech électrothecnique, Collection A. Capliez, Edition

Casteilla, cinquième édition, 1996.

Caliez, A., Joffin, G., Lehalle, B., Technologie d'électrotechnique, Collection A. Capliez,

Edition Casteilla, 1994.

Chabloz. A., Technologie des matériaux à l’usage des professions de l’électricité, Edition

Delta & Spes S. A. 1983.

Hubert Largeaud., Le schéma électrique. EYROLLES, troisième édition, 1998.

Documents

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