GENIE ELECTRIQUESérie de révision Prof : Mr Raouafi Abdallah A.S : 2013 - 2014 Niveau : 4ème Sc.Technique Exercice n°1: Compteur synchrone modulo 5 à base de bascules D et CI74193. 1- Déterminer le nombre de bascules : …………………………………………….……………………………….……………………………… 2- Compléter la table de comptage et transitions : Etat actuel (N)10 Q2 0 1 2 3 4 0 n Q1 Etat futur n Q0 0 n (N’)10 Q2 n+1 Q1 n+1 Transitions Q0 n+1 T2 T1 T0 0 3- Déterminer les Equations et le schéma de câblage : Choisissons des bascules D : Q1 Q0 Q2 00 01 11 10 0 … … … … 1 … … … … D0 = ……………………… Q1 Q0 Q2 00 01 11 10 0 … … … … 1 … … … … D1 = ……………………… Q1 Q0 Q2 00 01 11 10 0 … … … … 1 … … … … D2 = ……………………… Logigramme : Q0 Q1 D0 S Q0 H0 D1 S Q1 H1 CLK R Q0 Q2 H2 CLK R Q1 D2 S Q2 CLK R Q2 On donne le CI suivant 74 HC193 : Compteur / décompteur binaire synchrone. 15 1 10 9 5 4 11 14 D0 D1 D2 D3 UP DN PL MR Q0 Q1 Q2 Q3 TCU TCD 74HC193 BAC technique 2014 3 2 6 7 12 13 Données parallèles Etat des entrées MR 1 0 0 0 UP DN PL D0 D1 D2 Sorties D3 Q0 Q1 Q2 cascade Q3 X X X X X X X 0 0 0 0 X X 1 X X X X D0 D1 D2 D3 FM 1 0 X X X X Comptage 1 FM 0 X X X X Décomptage - FM : front montant du signal d’horloge. - X : état indifférent (0 ou 1). TCU TCD 1 1 X X 1 1 X X PAGE 1 / 8 b Moteur en rotation 1 Voyant vert a... Le GRAFCET d’un point de vue système : Voyant jaune 0 marche .……….Compléter le schéma de câblage suivant à fin de réaliser un compteur modulo 56 en utilisant l’entrée MR pour la remise à 0 et TCU pour la mise en cascade. 15 1 10 9 5 4 11 14 D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 UP DN PL MR TCU TCD 3 2 6 7 15 1 10 9 12 13 5 4 11 14 74HC193 D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 UP DN PL MR TCU TCD 3 2 6 7 12 13 74HC193 6.………………………… 5. 15 1 10 9 5 4 11 14 D0 D1 D2 D3 CI1 Q0 UP DN PL MR TCU TCD Q1 Q2 Q3 3 2 6 7 15 1 10 9 12 13 5 4 11 14 74HC193 D0 D1 D2 D3 CI2 Q0 UP DN PL MR TCU TCD Q1 Q2 Q3 3 2 6 7 12 13 74HC193 Exercice n°2: On désire commander un moteur Mt par un automate programmable industriel AEG 020 ou par un PIC 16F84A dont le GRAFCET de fonctionnement est donné ci-dessous.4.b b 2 Voyant vert c Voyant rouge 3 T = 25s t/3/25s BAC technique 2014 PAGE 2 / 8 .Compléter le schéma de câblage suivant à fin de réaliser un compteur modulo 6 en utilisant l’entrée MR puis l’entrée PL pour la remise à 0.Déduire le modulo maximal de ce circuit : …………………... . ……………….. ………………. ………………..2 Vert Q6 Port A.. ……………….. ………………. ………………. ………………. ………………. ………………. ………………... ………………. Tableau des affectations entrées/sorties : Sorties AEG 020 PIC 16F84A Capteurs Actionneurs Entrées AEG 020 PIC 16F84A Rouge Q2 Port A. ………………......5 Les voyants 1.Traduire le GRAFCET codé automate en un programme écrit en liste d’instructions (IL) relatives à l’automate AEG-020..... ………………. ……………….... ………………. ………………. ……………….O a I1 Port B... ……………….3 Temporisateur T (25s) T3 T3 Moteur Mt Q8 Port A. Cir Instructions Cir Instructions Cir Instructions Cir Instructions ……………….. ………………. ………………...... ……………….. …………… …………… ………… M4 ………… ………… ………… ……… ………… ……… ………… COMMANDE PAR AUTOMATE AEG_020 : 2.. ………………. ………………. ………………. ………………. ……………….. ………………. ………………. ………………. ………………. BAC technique 2014 PAGE 3 / 8 . ………………. ………………. ……………….. ………………. M3 …………… ………… ………… …………… ….. ………………..4 t /3/25s arrêt marche T3 I7 I9 t3 Port B..4 Port B. ……………….1 b I3 Port B. ………………..1 Jaune Q4 Port A.Traduire le Grafcet PO en un Grafcet codé AEG et en Grafcet codé microcontrôleur : Grafcet codé PIC Grafcet codé AEG M1 …………… …………… ………… ………… M2 …. ……………….. ………………. ……………….. ……………….2 c I5 Port B.... ………………. ………………. ………………... ………………... ……………….... ……………….. ……………………………………………………………………………………………………………………. .......….. X 3:=…. ..1 := 1. X2:=…... else …………………. // Désactivation de X2 ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… // Activation de X3 ……………………………………………………………………… // Désactivation de X3 If (X0 =1) then PortA.... variables et des sorties Tris B := %...1=1) and (……………. Intensité du courant d’induit : In = 10 A.. // initialisation des Tris A := $. While (1=1) do // boucle infinie Begin If ((X3=1) and (…………. Exercice n°3: Etude du moteur à courant continu Mt2 Soit Mt2 un moteur à courant continu à aimants permanents qui porte sur sa plaque signalétique les caractéristiques nominales suivantes : Tension d’induit : Un = 200 V.. X2..…….. X1... X3: byte. BAC technique 2014 PAGE 4 / 8 . End ...) .. if (X3=1) or (……….. If (((X0=1) and (…………. . ……………. 1. // affectation moteur sens ……………………………………………………………………………..... COMMANDE PAR MICRO-CONTROLLEUR (pic 16F84A) : 3.... . End ..) then X2:=…….... // affectation voyant vert If (X3=1) then PortA..…….... End .0:= 0 .. Vitesse de rotation : n= 1800 tr / min.1:=…… else PortA...... de déroulement if (X3=0) then T3:=…… // Désactivation du temporisateur T3 ..) and ( ……………) ) or ((X2=1) and (…………….)) then Begin X0:=….. . if ((…………) and (PortB. ... program Moteur_Mt . X3:=….. X0:=.0:=…. // déclaration des variables Var X0.. X 1:=…..)) then begin // Programmation de l’étape X0 // Programmation de l’étape X1 // Activation de X2 X2:=……... End ...... . . // affectation voyant jaune If ((X1=1) or (X2=1)) then …………. ... Calculer pour le fonctionnement nominal la force contre électromotrice du moteur E’. T3:=…… .. Résistance d’induit : R = 2 Ω ... . End ..1:=…… .. . ...))) then Begin X1:=…. Begin X0:=…. End ..Compléter le programme en Mikropascal du GRAFCET déduit précédemment... // Activation du temporisateur T3 // fin du programme... else PortA..... X 2:=…. if (X3=1) then T3:=…… begin delay_ms(………………. Port A. ... End . // affectation voyant rouge ……………………………………………………………………………... . ………………………………………………………………………………………………………………………..... Exprimer i en fonction de R1 et Ve: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3..c. …………………………………….. Exercice n°4: on donne les deux montages suivants R2 i R2 i +15v i R1 + +15v i A1 Ve R1 Vs - A2 Ve -15v Figure a + Vs -15v Figure b A.. R2 et Vs: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… BAC technique 2014 PAGE 5 / 8 . Déduire le couple électromagnétique pour l’intensité nominale..n et calculer la constante k..........2.. 4....……………………..... Dans les conditions nominales : a.……………………………………………………………………………… ………………....………………………………………………………...... c- La puissance utile étant égale à 1700 w....... 5....... Exprimer i en fonction de R1...……………….. I (Avec k’ = k / 2 = 3/ = 0.. ……………………………………………………………………………………………………………………….... …………………………………………………………………………………………………………………….Calculer les pertes par effet Joule. Montrer que le couple électromagnétique peut s’écrire sous la forme : Tém = k’ . …………………………………………... ……………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………….Déduire les pertes fer et les pertes mécaniques sachant que sont égaux entre-elles..m.é. d.. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.. ……………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………... Quel est le régime de fonctionnement de cet étage d’amplificateur A1? Justifier... b.…………………………………………………………..... e- Calculer le rendement du moteur.... peut s’écrire sous la forme : E’ = k....Calculer la puissance absorbée par le moteur.... calculer alors les pertes collectives..Etude de montage 1 : (voir figure a) 1.95) ……………………………………. Pourquoi peut-on affirmer que le flux est constant ? Montrer que la f. ……………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………… 3. Déduire alors Vs en fonction de R1. R2 et Ve: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5. On pose que R2=3. Déduire alors Vs en fonction de Ve et donner son rôle: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… B. Déduire alors E en fonction de R1. Quel est le régime de fonctionnement de cet étage d’amplificateur A2? Justifier. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 9. En se référant aux questions précédentes. Exprimer i en fonction de R1 et E : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… + 4. Exprimer i en fonction de R2.Déduire l’allure de Vs = f() puis Vs = f(Ve).4. Déterminer alors les deux seuils de basculement Vbas et Vhaut (lorsque =0) : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Vbas = …………………………………… . Vs Vs BAC technique 2014 Ve PAGE 6 / 8 . Donner l’expression de : ……………………………………………………………………………………………………. a.R1 . On prend dans la suite R2=2.R1 . Vhaut = …………………………………… 8. Vs et E : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… + 5. Calculer les deux seuils de basculement Vbas et Vhaut. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. Déduire la largeur du cycle d’hystérésis v : ………………………………………………………………………………… 10.. Déterminer E : ………………………………………………………………………………………………………………………………………… + 3.Etude de montage 2 : (voir figure b) 1.……………… 7. Compléter le tableau ci-dessous : Signe de Ve Vs (v) Signe de <0 >0 ……… ……… Ve >……… Ve < ……… 11. R2 et Vs: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 6. 1. Calculer la valeur du couple utile Tu. Calculer la puissance absorbée Pa ………………………………………………………………………………………………………………… c. Quel couplage faut il utiliser . Calculer la puissance utile Pu.Sachant que ce moteur est alimenté par un secteur triphasé équilibré 230V / 400V . Calculer la vitesse du champ tournant ns ainsi le glissement g en % ? ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… b.Lorsque Ve(t)=7. Déduire la valeur de pertes constantes. Lors de mesure avec une charge et à l’aide de deux wattmètres on trouve : P1=680w et P2=-70w.50 Hz.Fonctionnement en charge : Le moteur. justifier votre réponse ? ……………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… 2. ………………………………………………………………………………………………………………… BAC technique 2014 PAGE 7 / 8 .b.Représenter les barrettes de couplage sur la plaque à bornes ci-contre Phase 1 Phase 2 Y X Phase 3 Z absorbée 3. 4. Calculer la puissance transmise Ptr et les pertes joules au rotor Pjr (sachant que Pjs=50w) : ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… d. Vs(t) +15v Ve(t) t -15v Exercice n°5: Soit un moteur triphasé de 4 pôles statorique porte sur sa plaque signalétique les indications suivantes : 230v/400v – 50Hz. …………………………………………………………………………………………………………………………… 5. fonctionne en régime nominal sous la tension 400v et tourne cette charge avec une vitesse n=1428 tr/min. Representer Vs(t) sur le même graphe que Ve(t) : Ve(t) .Sachant que les pertes mécaniques Pm et les pertes fer stator Pfs sont supposées égales et constantes ( Pm = Pfs = 65w ) . ………………………………………………………………………………………………………………… e. a.Sur le schéma précédent. compléter le montage permettant la mesure de la puissance par la méthode de deux wattmètres.5 sin(wt) . ……………………………………………………..………….…… …………………………………………………….Calculer la valeur de V1max lorsque θe=150°C. ……………………………………………………. Que représente le point A ? ………………………………………………………………… Que représente le point B ? ………………………………………………………………… Tracer la droite du couple résistant Tr en fonction de la fréquence de rotation n. b.On donne V1 tracer la sortie V2 sur le même graphe : 1.m et n en tr/min) a.. BLOC N°1 : En se référant au schéma ci-contre : 1. PAGE 8 / 8 .…… …………………………………………………….f..…… 2.. Déterminer graphiquement les coordonnés du point P ( P est le point d’intersection de Tr avec Tu ) ………………………………………………………………………………………………………………… Exercice n°6: (Etude de la régulation de la température du four) A. d.…… ……………………………………………………..Calculer la valeur de V1min lorsque θe=50°C. est donné en fonction de la fréquence de rotation par la relation : Tr = 0..Quel est le nom de ce bloc ? ……………………………………………. Tu = f(n) est représentée sur la figure ci-dessous. BLOC N°2 : L’ALI possède une polarisation symétrique comme l’indique la figure ci-dessous 2.…… 150°C 50°C 150°C 50°C …………………………………………………….02 n avec (Tr en N. Déduire alors le rendement η (en %).. Ce moteur entraîne une pompe dont le couple résistant Tr..La caractéristique mécanique du couple du moteur Mt .Compléter : Si V1 > 0 V2 = ……… Si V1 = 0 V2 = ……… Si V1 < 0 V2 = ……… BAC technique 2014 3. ………………………………………………………………………………………………………………… 6.…… B. c.