Cahier n 3 : partie b dimensionnement du moteur d
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1. US dossier contient les documents suivants pages num rot es D1 03 7 pages num rot es de DT D1 DT D7 INTRODUCTION Objectifs g n raux de l tude Justifier le choix des dispositifs de protection de la salle des machines Etudier le sch ma de liaison la terre Le document DT D1 donne le sch ma unifilaire du Tableau G n ral Basse Tension de l installation d enneigement D1 BILAN DES PUISSANCES AU NIVEAU DE LA SALLE DES MACHINES DE L USINE A NEIGE Le sch ma g n ral du TGBT fait apparaitre quatre actionneurs principaux dont les caract ristiques sont rappel es ci dessous Actionneurs Pu Rendement Cosinus Tension Compresseur 1 200 kW 0 90 0 87 400 V Compresseur 2 200 kW 0 90 0 87 400 V Pompe immerg e 1 92 kW 0 93 0 88 400 V Pompe immerg e 2 75 kW 0 91 0 88 400 V Moteur Pompe d enneigement 315 kW 0 95 0 86 400 V D1 1 Calculer pour chaque branche le courant d emploi D1 2 Justifier le choix du calibre des disjoncteurs rep r s Q2 Q3 Q4 et Q5 D1 3 En tenant compte d un coefficient global de simultan it et d utilisation Ksu 0 75 calculer le cou rant d emploi total l arriv e du jeu de barres de l usine neige et justifier le choix du calibre du disjonc teur rep r Q1 D 2 CALCUL DES COURANTS DE COURTS CIRCUITS L intensit du courant de court circuit est calculer au niveau du jeu de barres de la salle des ma2. lectivit entre les disjoncteurs Q4 et Q1 et justifier votre r ponse D3 5 D terminer la valeur de r glage du d clencheur court retard CR contre les courts circuits pour que la s lectivit soit assur e lors d un court circuit en aval de Q4 Justifier votre r ponse D4 CALCUL DE LA CHUTE DE TENSION A L EXTREMITE DU CABLE C3 La norme tol re une chute de tension maximale de 5 entre l origine de l installation BT et l utilisation dans le cas d une application de force motrice aliment e par le r seau BT de distribution pu blique 04 1 Calculer la chute de tension dans le c ble en volts et en de Un partir de l expression AU VS o cos X Lsing l AU chute de tension en volts lg courant d emploi en A L longueur de la canalisation en m p r sistivit des conducteurs 20 0 0225 O mm m pour le cuivre 5 section des conducteurs mm CosqQ facteur de puissance pris gal 0 8 sin 0 6 X r actance lin ique du c ble soit 0 15 mQ m c bles unipolaires espac s D4 2 Sachant que la chute de tension en fonctionnement normal dans la liaison lectrique entre le trans formateur et le disjoncteur Q4 est de 3 5 V Calculer la chute de tension relative l extr mit du c ble en volts et en de Un D4 3 Commenter le r sultat obtenu D5 SCHEMA DE LIAISON A LA TERRE SLT En France les Sch mas de Liaison la Terre basse tension sont r gis par la norme NFC 15
3. 400V 15 10 Moncphas 5060 Hz 5 0 sova sova 150 150 150 250 250 250 250 Conditions d utilisation Courant nominal moteur In par heure du d marrage Le calibre du DIGISTART peut tre inf rieur au courant nominal moteur dans la mesure o les conditions d utilisation sont moins s v res que calles d finies ci dessus Environnement Indice de protection Compatibilit Immunit conforme EN 50082 1 et EN 50082 2 voir d tails 3 8 et susceplibilit Emissions conduite et rayonn e conforme EN 55011 Voir d tails 3 8 kctromagn tiques De 25 C 55 C avec 05 d humidit maximum inf rieurs 1000 m tres D classer de 0 5 en courant par 100 m suppl mentaires Conforme CEI 68 23 et CEI 8 2 30 condensation Confome CEI 68 2 27 Conforme CEI 68 2 6 RS 485 communication l option START console 2 lignes de 16 caract res l option COM START DT B3 CAHIER N 4 PARTIE C TUDE DES AUTOMATISMES v Etude du d marrage des groupes compresseurs d air Y Choix de l automate permettant la gestion de l automatisme v Etude du syst me de r gulation de pression des d parts d eau v Etude de la production de neige poste local Ce dossier contient les documents suivants 4 pages num rot es de C1 C4 gt 15 pages de documents techniques CO INTRODUCTION Obje
4. Tension U V 415 400 380 360 300 Courant absorb 7 155 128 110 95 69 Puissance absorb e vide P W 6600 6100 5800 5300 4500 Essai en charge au point nominal de fonctionnement Tension U V 400 Courant A 553 Puissance absorb e Pa W 329 300 chaud la r sistance entre phases du stator est 00103 B2 1 Pour le cas de l essai vide effectu pour diff rentes valeurs de tension crire le bilan des puis sances et en d duire la somme des pertes fer stator Pfs et des pertes m caniques Lors de l essai vide on tudie comment volue la quantit P lorsque la tension varie B2 2 D duire de cet essai une s paration possible des pertes fer stator Pfset des pertes m cani ques pm ca Pour la suite du probl me on prendra Pfs 3950 W et pm ca 1900 W Lors d un fonctionnement en moteur de la machine on note Pa la puissance active absorb e Ptr la puissance active chang e entre le stator et le rotor via l entrefer Pu la puissance m canique Pjs les pertes Joule au stator Pfr les pertes fer au rotor Pjr les pertes Joule au rotor B2 3 Effectuer un bilan des puissances en faisant appara tre les termes B 1 Pa Ptr Pfs Pjs Pfr Pjr pm ca Pu B2 4 Calculer les pertes Joules au stator Pjs en charge nominale B2 5 Dans le cas de l essai en charge calculer le glissement g et la fr quence des courants rotori ques fr B2 6 Calculer la puissance transmi
5. de circuit d pas serait la longueur maximale calcul e D3 DOCUMENT TECHNIQUE 01 Tableau T G B T FU 63A FRANCE TRANSFO 400A 400A 400A DT D1 N gt gt N 165801 TRANSFORMATEUR EXTERIEUR zz 1250 Ucc 5 5 gt m Up 20000 V Ip 36 1A gt 9508 Us 400 V Is 1760 A lt ee kA gt ps 96mm2 3 300mm2 Ph C ble C1 5 1x 300 mm2 N Cu lt gt 96 UNELEC CNP Ce gt ee g i Ir 1600A e Im lt amp 2 PdC e 9 1000 mA R x JEU DE BARRES B1 Icc NS100A NS630N 5160 NS160N NS100N C1251N NC100H Dd44 Dd44 Da44 L _ Dd44 p n V 7 32A V 527 7 1604 7 128A 404 7 12004 20 E ias 800A 31504 1250A 1250A 500A 50KA C 2 70 42 35 35 40 50KA Ez ne 300mA 300mA 300mA 300mA 30mA 30mA 55 2 Retard G Diff x TTA 5x240 mm2 Alu Ph mm 1 50 mm Alu 16 mm2 5 6 2 rege 5 95mm2 N 5 MM2 C ble C2 z P 3 e a gt 9 E 2 x z o 8898 EET amp e 5 Q OROL lt EN e lt m 9 95 E za 5 2 SE 4 JEU DE BARRES B2 kA DOCUMENT TECHNIQUE D2 D termination du courant de court circuit Courant de court circuit maximal en aval d un transformateur HTA BT Les valeurs indiqu es dans le tableau ci dessous comespo
6. donne l ordre de fermeture des vannes de vidange des points bas du collecteur d air et du s parateur d air et met en service la s quence cyclique de purge de s parateur ce qui revient ouvrir la vanne du s parateur pendant quelques secondes toutes les cinq minutes La fermeture de chaque vanne de vidange est contr l e par un capteur logique ZSL XX La commande et l arr t des compresseurs s effectuent suivant un fonctionnement de type bistable MaComp ArComp 4 temps Mise en service du circuit d eau d enneigement Le d marrage de la premi re pompe d enneigement est autoris quelques minutes apr s le d marrage du premier compresseur Le d marrage de la pompe doit intervenir quand le collecteur d air est sous pression et que les vannes de vidange sont ferm es Dans le cas contraire l installation est mise l arr t Les autres pompes s lectionn es recoivent l ordre de marche toutes les quinze secondes et ceci afin d viter de superposer les pointes d intensit s dues aux d marrages La marche d une pompe eau d enneigement provoque Lamise en service des indicateurs temp rature d eau d bit alarmes d bit Lamise en service de l alarme d bit d eau insuffisant 5 temps Fin de d marrage La s quence de mise en service prend fin quelques minutes apr s le d marrage des pompes d enneigement L ordre de fin de d marrage est donn lorsque tous les circuits sont en fonctionnement stabilis A cette derni re
7. en fonction de la vitesse dans le cas d un d marrage direct C Cn 1 4 1 2 D marrage par Digistart 0 0 25 0 5 075 w DT B1 RESEAU DOCUMENT TECHNIQUE B2 Sch ma synoptique du DIGISTART STV 2313 Document LEROY SOMER KI DEP 5 RS 485 Entr es Sorties E u 8 8 Retour Vitesse 2 e Injection Courant Continu o arteclable L d sd ded O 0 RUN STOP RESET INHIBIT DT B2 MOTEUR DOCUMENT TECHNIQUE B3 D signation du d marreur DIGISTART 1 2 D signation g n rale du DIGISTART Exemple STV 2313 14 60 60 Code calibre courant avec STV 2313 DIGISTART 37 37 14 Code tension r seau avec 60 60A 14 208 V 480 V 16 500V 690 V 000 900A 1 3 Caract ristiques g n rales Les contr leurs STV 2313 ont un indice de protection IP 00 sont destin s tre install s dans une armoire ou un coffret pour les prot ger des poussi res conductrices et de la condensation offrir une protection contre les contacts directs et interdire l acc s aux personnes non habili t es CHE 37 os 135 an zo ses 9o Tension 2 variantes Code 14 208V 480V 15 10 triphas Code 16 500V 600V 15 10 triphas Aulc adaptalif 50 50 Hz 5 Alimentation de Contr le Entr e s par e de la puissance Tension 230 20 415
8. phase les s curit s jusqu pr sent inhib es DT C12 temp rature d eau d enneigement d bit d eau excessif sont lib r es et peuvent intervenir tout moment pour stopper l installation 4 MISE A L ARRET DE L INSTALLATION L ordre de mise l arr t peut tre obtenu par l automatisme lorsque la temp rature des zones enneiger d tect e par les sondes s lectionn es s l ve jusqu au seuil programm dans le r gulateur et que cette demande d arr t se maintient au moins cinq minutes L ordre d arr t peut tre obtenu aussi par l op rateur qui met sur ARRET ou bien pendant les heures de pointe ou pendant les heures pleines si le fonctionnement est sur marche durant les heures creuses Enfin l ordre d arr t peut tre obtenu par l apparition d une s curit L installation est mise l arr t en respectant la s quence suivante 1 temps Demande d arr t en automatique la demande du r gulateur doit se maintenir imp rativement cinq minutes Dans les autres cas la proc dure de mise hors service est d marr e instantan ment 29 temps Ouverture imp rative de la vanne de r gulation d eau et inhibition des s curit s pour pr parer la vidange du circuit d eau 3 temps Environ dix secondes apr s le 2 temps arr t des pompes d enneigement D but de la vidange du circuit d eau 4 temps L arr t des unit s de compression interviendra plusieurs minutes apr s l arr t des pompes po
9. rentiel La diff rence entre les signaux et encore appel s A et B d finit l tat logique gt 0 signifie l tat logique 1 lt 0 signifie l tat logique 0 G n ralement on trouve deux r sistances de charge chaque bout de ligne 100 ohms chacune La transmission et la r ception se font sur la m me ligne et les signaux sont l tat haute imp dance au repos Le nombre maximum de transmetteurs r cepteurs est de 32 C ble recommand 1 paire torsad e blind e Caract ristiques RS 232 C RS 485 Mode pour les donn es Un fil Diff rentiel Longueur max du c ble 17m 1 333 Vitesse de transmission maximum 20 kB seconde 10 MB seconde Bit seconde Tension max de sortie en circuit ouvert V 25 6 en diff rentiel Tension min de sortie en circuit ouvert V 5 15 2 en diff rentiel R de sortie min ou courant mA R 3000 10044A de 6 0 25 V Seuil max du r cepteur V 3 3 0 2 0 2 DT C14 DOCUMENT TECHNIQUE C9 Topologie des r seaux Liaison POINT A POINT Teo TE Liaison MULTIPOINT ARE Comparaison MULTIPOINT POINT A POINT sur un exemple Ke Point point Multipoint DT C15 CAHIER N 5 PARTIE D TUDE DE LA PROTECTION DU MATERIEL ET DU SCHEMA DES LIAISONS A LA TERRE Justification du choix de l appareillage de protection S lectivit des protections Chute de tension Sch ma de liaison la terre
10. 100 Le terme Sch ma de Liaison la Terre est utiliser plut t que le terme r gime de neutre cou ramment employ Le Sch ma des Liaisons la Terre de l usine neige est TNS D5 1 D finir chacune de ces trois lettres D5 2 Rappeler les caract ristiques du S L T de l installation notamment en ce qui concerne les techniques d exploitation les dispositifs de protections les contraintes et avantages D5 3 D finir le nombre de p les des disjoncteurs Q1 et Q4 D2 D5 4 D finir la notion de contact indirect et indiquer les mesures de protection mises en oeuvre dans sch ma de liaison la terre pour prot ger les personnes de ce type de d faut Un sch ma multifilaire simplifi de l installation est repr sent document DT D7 Un d faut d isolement d faut franc Rd 00 met en contact une phase et la masse m tallique de la pompe l int rieur de la salle des machines On suppose qu en cas de d faut les imp dances en amont du d part consid r provoquent une chute de tension de 20 96 La tension au niveau du dispositif de protection est donc gale 80 de la tension assi gn e Vn tension simple en volts en service normal l endroit ou est install le dispositif de coupure les caract ristiques du r seau amont au dispositif de protection sont repr sent es par l imp dance de la boucle de d faut Zb 15 mQ Cette imp dance tient compte de la r actance lin ique
11. CAHIER N 3 PARTIE B DIMENSIONNEMENT DU MOTEUR D ENTRAINEMENT DE LA POMPE WDX E7 Couplage du moteur Bilan nerg tique Dimensionnement du moteur asynchrone Caract ristique couple vitesse du moteur asynchrone Alimentation par d marreur progressif Ce dossier contient les documents suivants 4 pages num rot es de B1 B4 pages num rot es de DT B1 DT INTRODUCTION Objectifs g n raux de l tude Effectuer un bilan nerg tique de la chaine de motorisation de la pompe d enneigement gt Etudier le fonctionnement du moteur aliment par un d marreur lectronique La pompe d enneigement est entrain e par un moteur asynchrone triphas cage d cureuil dont les caract ristiques sont donn es ci dessous LEROY SOMER PLS 315 MG2 315 kW 553A D 319 A Y 2 970 trs min 400 690 V coso 0 86 rendement 7 0 95 IP23 classe F 940 kg Id In 6 4 Cd Cn 19 2 6 2 375kg m Le r seau est triphas 3 x 400 V 50 Hz B1 COUPLAGE DU MOTEUR B1 1 Pr ciser comment doit tre coupl le moteur et repr senter la plaque bornes normalis e avec les barrettes de couplage Justifier votre r ponse B2 BILAN ENERGETIQUE Les essais suivant ont t effectu s sur la machine coupl e en triangle Essai en moteur vide sous tension variable fr quence f 50 Hz et vitesse 3 000 tr min
12. QUE D3 R sistances et r actances d une installation BT 0 R seau amont Transformateur d C bles 2 Z 0 2 Scc R Peu 107 D e t 2 Z imp dance S L men e au se R ramen e au se L R R sistan COndaire congalre d Es Cuivre ces Sec REENEN de pertes cuivre en 22 5 2 court circuit du r Lenm GE E EE W S mm Aluminium MVA S puissance appa p 36mQ mm m rente du transforma teur en aveccos 0 15 X VZ2 R 2 vu np C ble triphas BR 4 20 X 0 08L R actan X Zsing 10 TE X 0 15 1 e E Ge ces mQ ino 0 98 d C bles unipolaires AVEC SMARTS U cc tension de court espac s circuit du transforma X 0 15L en mQ teur en Pour les disjoncteurs les r sistances et r actances sont suppos es n gligeables Donn es compl mentaires Le transformateur est du type immerg dans l huile La puissance de court circuit du r seau amont est S 500MVA DT DOCUMENT TECHNIQUE DA d clencheurs pour STR23SE Compact NS400 et NS630 calibres A In 20 70 C 150 250 400 630 pour disjoncteur Compact NS400 N HL Compact NS630 N HL seuil de d clenchement A protection du neutre r glable r glable 48 crans 0 4 1 x In 0 5 x Ir temps de d clenchement s i mini maxi seuil de d clenchement A temporisation ms temps de surintens
13. aract ristiques du moteur et du document DT B1 B5 4 Compl ter sur le document r ponse DR B5 la courbe de couple Cd Cn f N obtenue par l interm diaire du d marreur lectronique Le moteur asynchrone triphas est aliment par le d marreur lectronique dont le sch ma synoptique vous est donn dans l annexe DT B2 Ce d marreur lectronique est constitu par trois paires de deux semi conducteurs t te b che mis en s rie sur les phases statoriques du mo teur une carte lectronique de contr le r alisant la commande de phase des semi conducteurs les surveillances et protections de l ensemble d marreur moteur et l interface utilisateur B5 5 Identifier le type de semi conducteurs utilis s dans ce montage B5 6 D crire en quelques lignes le principe de fonctionnement de la partie puissance B3 B5 7 Pr ciser sur quel s param tre s lectrique s le montage intervient afin de d marrer le moteur progressivement B5 8 Pr ciser quels sont les crit res qui conditionnent le choix du d marreur lectronique B5 9 En vous aidant des caract ristiques du moteur et de son environnement choisir le d marreur lectronique qu il convient d utiliser dans cette application Pr ciser la d signation compl te de l appareil choisi document DT B3 B5 10 Donner les avantages et les principaux inconv nients de ce proc d de d marrage B4 DOCUMENT TECHNIQUE B1 Ci dessous la courbe du couple moteur
14. ch ma de principe les capteurs logiques compl ter avec ceux n cessaires l automatisme d crit dans le dossier technique C2 3 Identification des diff rentes sorties logiques de l automate Lister les diff rentes sorties logiques de l automate n cessaires l automatisation du proc d C2 4 Choix de l automate En vous aidant des diff rentes informations des questions pr c dentes et des notices techniques du constructeur documents techniques C2 C6 Choisir la structure de l automate qui permet de r aliser l automatisme Donner la r f rence de l ensemble des l ments qui concourent la solution C1 C3 Etude du syst me de r gulation de pression des d parts d eau Cette r gulation a pour but de maintenir constante la pression d eau dans le collecteur d eau REGULATEUR Correcteurs Convertisseur 202703 Perturbations Pression eau d parti Consigne I pression Processus gt d eau P r gulation 20PT01 4 20mA Capteur 0 100 bar pression Capteur de pression 0 100 bars vanne CAMFLEX Une vanne de r gulation maintient la pression d eau d enneigement des pistes constante Cette commande de la vanne est r alis e par un r gulateur lectronique qui re oit le signal d un transmetteur de pression raccord sur le collecteur d eau La sortie modul e du r gulateur qui est fonction de l cart mesure cons
15. chines ceci afin de d terminer les caract ristiques du mat riel qui doit supporter ou couper ce courant de d faut D2 1 Calculer les courants de courts circuits triphas s au niveau du jeu de barres B2 et au niveau du moteur de pompes Compl ter litt ralement et num riquement le tableau du document r ponse DR D2 D2 2 Justifier le choix du pouvoir de coupure des disjoncteurs Q1 et Q4 D3 REGLAGE DU DISJONCTEUR Q4 ET SELECTIVITE AVEC Q1 Le disjoncteur Q4 qui alimente le d part terminal de la pompe d enneigement est un appareil de type COMPACT NS 630N muni d un d clencheur lectronique STR23SE dont les caract ristiques sont donn es sur le document DT D4 et suivants On trouve sur le d clencheur lectronique les param tres K xIn avec K ayant une des valeurs suivantes 0 5 0 63 0 7 0 8 0 9 1 1 K xl avec ayant une des valeurs suivantes 0 8 0 85 0 88 0 9 0 93 0 95 0 98 1 D1 D3 1 D terminer la valeur de r glage du d clenchement long retard LR contre les surcharges pour un fonctionnement nominal de la pompe d enneigement Le document DT D6 vous donne les courbes de fonctionnement des disjoncteurs Q1 et Q4 D3 2 Pr ciser en quoi consiste la s lectivit des protections D3 3 Nommer au moins deux techniques pouvant tre mises en oeuvre pour assurer une bonne s lecti vit dans la protection d un r seau lectrique D3 4 Pr ciser s il y a s
16. ctifs g n raux de l tude Etude du d marrage des groupes compresseurs air Choix de l automate permettant la gestion de l automatisme Etude du syst me de r gulation de pression des d parts d eau Etude de la production de neige poste local C1 Etude du d marrage des compresseurs La commande du d marrage des compresseurs est effectu e au 3 temps de la mise en service Les moteurs asynchrones triphas s des compresseurs ont un d marrage de type ETOILE TRIANGLE C1 1 Donner l avantage de ce type de d marrage VNVNN C1 2 Donner les contraintes li es ce type de d marrage C1 3 Donner le sch ma de multifilaire de la partie puissance de l installation pr ciser sur le sch ma les r f rences de tension du moteur choisi C2 Choix de l automate permettant la gestion de l automatisme C2 1 Identification des diff rents capteurs d livrant une information analogique Relever sur le sch ma g n ral de l installation ainsi que sur le sch ma de principe document technique C1 les capteurs analogiques dans le bac froid sur les d parts d air sur les d parts d eau sur la temp rature et l hygrom trie atmosph rique Les capteurs de temp ratures sont de type NI1000 Les capteurs de d bit pression donnent une information de type 4 20 mA C2 2 Identification des diff rents capteurs d livrant une information logique Relever sur le sch ma g n ral de l installation ainsi que sur le s
17. d air comprim Le circuit d air comprim est constitu de Dedeuxcentrales de compression d air pour enneigement des pistes D une centrale auxiliaire qui alimente l ensemble du r seau de commande et de r gulation de la station d enneigement 13 Le circuit d eau d enneigement Le circuit d eau d enneigement est constitu de deux r seaux Le premier r seau est constitu de deux groupes motopompes immerg s dans le bac froid du r servoir les deux motopompes sont mont es en parall le Elles compriment haute pression l eau 240 mCE groupes motopompes P1 et P2 DT C10 Le deuxi me r seau est constitu de deux groupes motopompes l une est immerg e dans le bac froid la deuxieme est mont e en s rie est compresse haute pression l eau 600 mCE Les deux r seaux envoient dans les tuyauteries souterraines l eau afin d alimenter les abris o sont raccord s les canons neiges groupe motopompes P3 et P4 2 SECURITES ET ALARMES Les diff rents circuits sont prot g s par diff rentes s curit s accrochage lectrique positif m moire Certains d fauts entrainent l arr t total de l installation d autres stoppent uniquement l l ment d fectueux Un r armement est impossible tant que l un des d fauts subsiste Les s curit s doivent tre accroch es par une action manuelle sur le bouton poussoir de r armement BPREAR 21 D faut du circuit d eau de r frig ration Un d faut lectrique des mote
18. des conducteurs et des r sistances et r actances quivalentes aux conducteurs de phase et aux conducteurs de protection parcourus par le courant de d faut D5 5 Dessiner sur le document r ponse DR D6 la circulation du courant de d faut et repr senter un sch ma quivalent de la boucle de d faut 05 6 Calculer le courant de d faut 7 l extr mit du c ble La norme NF C 15 100 impose pour le sch ma TN que le seuil de d clenchement magn tique du disjoncteur soit inf rieur au courant de court circuit minimal Pour le disjoncteur Q4 il existe une longueur maximale de circuit LyAx respectant la contrainte de d clenchement par le magn tique Cette condition est impos e pour assurer la protection des person nes contre les contacts indirects Tun 0 8 Vn V tension simple en volts Spy section du conducteur de phase en mm Spe section du conducteur de protection en mm lm courant de fonctionnement du d clencheur magn tique ou court retard de Q4 p r sistivit du conducteur en O mm m Afin de tenir compte de l influence des r actances des conducteurs pour les fortes sections on augmen tera la r sistivit des conducteurs de 1 5 fois celle 20 C D5 7 Calculer la longueur maximale de circuit L max respectant la contrainte de d clenchement par le magn tique D5 8 Commenter votre r sultat D5 9 Pr ciser quelles solutions pourraient tre envisag es dans le cas la longueur
19. es s curit s et que toutes les s curit s soient valid es Mettre les commutateurs d ordre des organes commander sur la position AUTO Ma AUTOR r frig rant Ma AUTOC compresseur Ma AUTOP pompes eau Ouvrir les vannes des canons n cessaires vannes d air et vannes d eau ouvertes Afficher le nombre de canons en service sur l indicateur Afficher la qualit de la neige d sir e Choisir les heures de fonctionnement o Marche permanente tant que le programme d automatisme le demande MP o D lestage heures de pointe HP o Marche en heures creuses en g n ral des heures de nuit HC Si toutes les conditions sont requises l installation est mise en service en respectant la s quence suivante 1 temps Demande de mise en service La demande du r gulateur qui doit se maintenir imp rativement cinq minutes 2 temps Mise en service du circuit de r frig ration Cinq minutes apr s la demande signalisation de d marrage en cours d marrage du r frig rant atmosph rique pompe ventilateur r frig ration tour Rtour puis r frig ration ventilation Rvent d marrage de la pompe du circuit de refroidissement des compresseurs Rcomp 3 temps Mise en service du circuit d air Trente secondes apr s le d marrage du premier compresseur d marrage du deuxi me compresseur s il a t s lectionn En d calage afin de r partir les pointes d intensit Le fonctionnement du premier compresseur
20. igne et des actions proportionnelles et int grales programm es sur le r gulateur positionne directement la vanne automatique A l arr t de l installation la vanne est ouverte imp rativement pour vidanger le collecteur d eau Le capteur de pression fonctionne entre 0 et 100 bars et sa sortie est du type analogique 4 20 mA C3 1 Donner la correspondance en mA pour une pression de 60 bars La r gulation de ce proc d est de type Quand la pression d eau en sortie diminue par rapport la consigne C3 2 Pr ciser comment est command e la vanne de r gulation D duire le sens d action du r gulateur C3 3 Pr ciser quel est le r le de l action int grale du correcteur en statique et en dynamique C3 4 R glage du r gulateur PI par l exp rience On souhaite r gler les param tres et du correcteur la boucle de r gulation de pression On utilise la m thode de r glage partir des oscillations Tout ou Rien d crite ci dessous Celle ci l avantage d tre utilis e avec le systeme en boucle ferm e Les actions int grale et d riv e sont pr alablement annul es et l action proportionnelle est augment e jusqu au moment ou apparait une oscillation entretenue Toutes les pr cautions sont prises pour que le syst me puisse entrer en oscillation sans dommage pour l installation Largeur de la bande proportionnelle Large Etroite Consigne de travail Mesure C2 Relever l a
21. ionne les instants de fonctionnement durant chaque journ e suivant la tarification Vert EDF HCH heure creuse hiver de 22h 6 h HPH heure pleine hiver de 6 h 8 h de 10 18 h de 20h 22 h heure de pointe de 8 h 10 h et de 18 20 h 11 Le circuit d eau de r frig ration Ce circuit a plusieurs fonctions L vacuation des calories d gag es par les unit s de compression d air Lerefroidissement de l air comprim Le refroidissement de l eau d enneigement Pour ce faire le circuit est quip D une pompe basse pression immerg e dans le bac chaud qui assure la circulation d eau dans les r frig rants d air et des compresseurs L eau de refroidissement est ensuite rejet e l gout ou dirig e vers un circuit annexe afin d utiliser les calories r cup r es dans diff rents r frig rants D un r frig rant atmosph rique compos d une tour ma onn e reposant sur un r servoir d eau deux bacs Le bac chaud recevant l appoint d eau au travers d un syst me r gulateur de niveau Le bac froid servant de r serve d eau pour l enneigement Une pompe immerg e dans le bac chaud entra ne l eau en partie haute de la tour o un syst me de r partition pulv rise l eau en fines gouttelettes sur les surfaces d change Un ventilateur plac en bas de la tour souffle l air frais l int rieur du r frig rant L eau ainsi refroidie tombe en pluie dans le bac froid 12 Le circuit
22. it sans d clenchement protection contre les courts circuits instantan seuil de 1 fixe d clenchement A gt 11 autres fonctions signalisation du type de d faut EXEMPLE DE REGLAGE Quel est le seuil de protection contre les surcharges d un Compact NS400 quip d un d clencheur STR23SE r gl lo 0 5 et Ir 0 8 R ponse seuil 400 x 0 5 x 0 8 160 A Ce m me d clencheur r gl de la m me facon mont sur un NS630 aura un seuil de d clenchement de seuil 630 x 0 5 x 0 8 250 A 400 X 0 5 X 0 8 160 A DT D4 DOCUMENT TECHNIQUE D5 STR 23 SE Protection long retard LR contre les surcharges seuil r glable bas e sur la valeur efficace vraie du courant selon CEI 947 2 annexe F m pr calibrage lo 6 crans m r glage fin Ir 8 crans Protection court retard CR contre les courts circuits m seuil Im r glable Protection instantan e contre les courts circuits m seuil fixe Protection du neutre m sur disjoncteurs t trapolaires r glage par commutateur 3 positions 4P 3d N 2 4P 4d DT D5 seuil LR r glable seuil CR r glable seuil INST fixe 0 R glage des protections DOCUMENT TECHNIQUE 06 Courbes de d clenchement des disjoncteurs Q1 C1251N d clencheur lectronique STR35SE Q4 NS630N d clencheur lectronique STR23SE ts 10 100 1000 10000 R glage d c
23. l objet du document technique C7 Localement par zone g ographique dans les abris situ s au pied des canons un automate g re la commande sp cifique des trois sorties des buses par rapport la temp rature humide ext rieure locale La distance entre l automate principal et les automates locaux est de 1 2 km Sch ma de principe des installations locales STATION D ENNEIGNEMENT Micra Automate Local Ordinateur Cde Yannes Temp ext locale Daa Automate local Liaison Cde Yannes informatique PE Inbertdcg Temp locale Automate local Cde Vannes Temp ext locale C44 Etude de l automatisme local Le d bit d eau des canons YORK RUBIS 10m induction varie de 5 1 12 7 m3 h Suivant l volution de la temp rature humide ext rieure l automate local commande de une trois lectrovannes La commande commence partir de 4 C pour un d bit de 5 1 m h Vanne 1 partir de 5 C commande des vannes 1 et 2 partir de 6 C commande des trois vannes La commande est galement assujettie la tarification EDF Pour la journ e du 12 02 2002 l op rateur a fix un fonctionnement en heures creuses hiver HCH Pour la journ e du 13 02 2002 l op rateur a fix un fonctionnement en heures creuses hiver HCH et heures pleines hiver HPH Compl ter le chronogramme document r ponse de la question C41 C42 Etude de la liaison informatique Afin de rendre compte lautomate de
24. la station d enneigement des informations de fonctionnement une liaison informatique est r alis e entre l ensemble des automates du site A l aide des documents techniques C8 et C9 C421 Choisir la structure de communication C422 Justifier votre choix C4 DOCUMENT TECHNIQUE C1 SCHEMA DE PRINCIPE LA FOUX D ALLOS Compresseur d air Air Air Cde Comp1 MARCHE ARRET Cde Comp2 MARCHE DEFAUT Egout Eau Compress e 600 Vanne Vidange 21XY03 FT TT PT Vanne de d charge Vidange 20 01 100701 20PHP01 S0PCR11 80PCTO1 Compresseur Tour REFRIGERATION 3 TT Niveau d eau tour DT C1 21XY19 21 04 Air Compress 2 PT Eau Compr ss e 21PHPO 240mCE FT Eau refroidie Vanne TT Eau froide ENNEIGEMENT PSL 20PBP01 20 02 Eau froide DOCUMENT TECHNIQUE C7 Description de l automatisation du proc d 1 GENERALITES Les circuits des installations d enneigement automatique principaux YORK peuvent tre divis s en trois circuits principaux Le circuit d eau de r frig ration Le circuit d air comprim Le circuit d eau d enneigement Par zones g ographiques une adaptation du fonctionnement des buses est r alis e par rapport la temp rature locale Un automate local permet de r aliser l automatisation Cet automate est en liaison informatique avec l unit centrale Un choix manuel de l op rateur s lect
25. lation est mise l arr t thermostat HORS GEL 100 TSLO1 233 D faut d bit d eau excessif et d bit insuffisant Un indicateur compare en permanence le d bit d eau r el et le nombre de canons en service Soit un seuil haut indique un d bit excessif trop de canons ouverts rupture de flexible soit un seuil bas indique un d bit insuffisant pas assez de canons ouverts canons obstru s Des capteurs de d bit existent sur chaque d part FT XX L apparition du d faut DEBIT EXCESSIF provoque l arr t de l installation Le d faut DEBIT INSUFFISANT ne provoque pas l arr t mais pr vient l op rateur par une alarme sonore 234 D faut d eau trop bas dans le r servoir Un capteur contr le le niveau d eau dans chaque r servoir L installation est mise a l arr t lorsque le niveau d eau devient trop bas 24 Alarme sonore DT 211 A l apparition de chaque s curit une alarme sonore est mise en route sous la d pendance d un syst me clignotant Un bouton poussoir permet d interrompre cette alarme BPREALAR 3 MISE EN SERVICE L ordre de mise en service est obtenu par abaissement de la temp rature des zones enneiger en dessous du seuil programm dans le r gulateur d automaticit condition que cet ordre se maintienne au moins cing minutes Toutefois pour permettre le d marrage il faut Temp rature de l air convenable 4 C humide S lectionner les pistes enneiger hautes basses R armer toutes l
26. lencheur court retard CR r gl 5 600 A DT D6 DOCUMENT TECHNIQUE D7 Q1 DT D7 Q4 D marreur groupe moto pompe Couplage triangle Ph1 Ph2 Ph3 PE
27. mplitude cr te cr te des oscillations 2 A et la p riode des oscillations Ces deux op rations peuvent se faire m me sans enregistreur en notant gr ce l indicateur num rique les valeurs maximale et minimale de la mesure et en chronom trant le temps s parant deux valeurs maximales successives de la mesure Calculer les param tres de r gulation l aide du tableau ci dessous crit re de ZIEGLER et NICHOLS Fonctionnement Xp Ti Td P 2 4 190 0 0 E P L 12 24 10 0 P 1 D 08 54 100 017 2 L enregistrement donn ci dessous repr sente la r ponse du syst me une mise en oscillation entretenue de faible amplitude L chelle de pression est E 0 100 bars Labase de temps est de 5 s carreau Lecalibre est de 2 bars carreau 40 bars ALL L e Enregistrement effectu sur le syst me C3 4 1 A partir du relev effectu sur le syst me pour trouver les r glages de la boucle de r gulation D terminer pour une boucle a p riode T de l oscillation a valeur cr te cr te 2A de l oscillation C3 4 2 partir de la m thode des oscillations Tout Ou Rien d crite ci dessus d terminer les valeurs de la bande proportionnelle du temps d int grale Ti C3 C4 Etude de la production de neige poste local NOTA la description compl te de l automatisation du proc d fait
28. ndent un court circuit tiphas boulonn aux bornes BT d un transformateur MT BT raccord un r seau dont la puissance de court circuit est de 500 MVA Transformateur triphas immerg dans l huile NF 52 112 1 dition de juin 1994 uissance en kVA 50 100 160 250 400 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 237 V n 122 244 ago 608 974 1535 1949 2436 3 04 6 06 9 67 1504 23 88 3720 3164 3929 9 4 4 4 4 4 4 6 6 artes cuivre 1 32 2 1 23 3 2 45 6 3 10 5 12 7 410 70 141 225 252 5623 887 1127 1408 1760 2253 2816 2520 176 350 550 8690 1381 2150 18 29 22 71 2816 3565 4401 5416 Kaes 4 4 4 4 4 4 6 6 E AE E E ee DIENEN pau pertes cuivre kW 1 32 2 1 2 3 3 2 45 6 3 10 5 12 7 15 6 19 5 24 9 31 2 Nota La norme NF C 52 112 est l appication francaise du document d harmonisation europ en HD 428 Calcul du courant de court circuit en un point quelconque du r seau 1 Calculer la somme des r sistances situ es en amont de ce point Rt RI R24 Calculer la somme des r actances situ es en amont de ce point Xt 1 2 3 3 Calculer le courant de court circuit U20 I E EREKE Avec Intensit de court circuit sur phases U Tension nominale entre phase vide 410 V XR Somme des r sistances situ es en amont en mQ Somme des r actances situ es en amont en mQ DT D2 DOCUMENT TECHNI
29. or B2 r actance des fuites au rotor ramen e au stator la fr quence nominale de 50 Hz Vs tension simple en volt 9 pulsation en rad sec 1 2 R Lorsque le glissement g est faible le terme est grand devant 8 4 1 En d duire dans ce cas que la courbe f N est une droite pour N voisin de Ns N fr quence de rotation de la machine fr quence de rotation au synchronisme U 2 2 R Lorsque g est proche de 1 le terme est n gligeable devant 8 4 2 En d duire dans cas que la courbe Cem f est une hyperbole pour les valeurs g le v es B5 ALIMENTATION DU MOTEUR D ENTRAINEMENT PAR UN DEMARREUR PROGRESSIF B5 1 Calculer le courant au d marrage du moteur dans le cas d un d marrage direct sur le r seau B5 2 Pr ciser quelle serait la cons quence de cette valeur de courant au niveau de l installation e Dans le cas d un d marrage direct sous la tension nominale V le moteur absorbe le courant Id et d veloppe un couple Cd Au d marrage avec le d marreur sous la tension V le moteur absorbe le courant d et d ve loppe un couple Cd suppose que la r duction de couple pendant le d marrage est gale au rapport du carr des courants 1d Id e Le d marreur est r gl pour avoir une limitation du courant 3 n B5 3 Calculer le nouveau couple de d marrage avec le d marreur en vous aidant des c
30. se au rotor travers l entrefer Ptr B2 7 En consid rant que les pertes fer au rotor Pfr 0 le rotor tourne lentement dans le flux calculer les pertes Joule au rotor Pjr B2 8 Calculer la puissance utile Pu B2 9 En prenant en compte les pertes suppl mentaires P up 1 600 W calculer le rendement du mo teur et comparer la valeur trouv e celle donn e par le constructeur B2 10 Calculer pour le point de fonctionnement nominal la valeur Tem du couple lectromagn tique B3 DIMENSIONNEMENT DU MOTEUR ASYNCHRONE La relation donn e ci dessous montre que les dimensions du rotor sont inversement proportionnelles la vitesse de rotation de la machine pour une puissance lectrique donn e Volume du rotor On note respectivement P puissance en Watts n vitesse en trs seconde A charge lin ique du stator en A m amp re conducteurs par unit de longueur p riph rique d entrefer NC I Qj Nc nombre de conducteurs en s rie par phase 28 D diam tre de l al sage du stator en m Je courant statorique dans un enroulement en B3 1 Exprimer Qs en fonction de f et dep B3 2 Calculer le volume du rotor en et en d duire le diam tre et la longueur du rotor en m B4 CARACTERISTIQUE COUPLE VITESSE DU MOTEUR ASYNCHRONE Pour la suite du probl me on donne l expression du couple lectromagn tique 1 r sistance d une phase au rotor ramen e au stat
31. ur laisser le temps de vidanger le collecteur d eau Le circuit de r frig ration est mis l arr t en m me temps que les compresseurs d air 5 temps Ouverture des vannes de vidange du circuit s parateur et ventuellement des points bas du collecteur d air Ce d calage entre l arr t des compresseurs est r alis dans le but de poursuivre la phase de s chage du circuit et des canons en profitant au maximum de la pression d air subsistant dans le collecteur apr s l arr t des unit s de compression d air DT C13 DOCUMENT TECHNIQUE C8 Standards et normes des principales liaisons s ries EIA RS 232 C Liaison s rie asynchrone de type point point Les donn es sont transmises en mode asym trique sur deux conducteurs dont l un est la masse ce qui limite le d bit et la longueur maximale de la liaison Le signal g n re des tensions de 3 25 Volts 1 logique et de 3 25 Volts 0 logique C ble recommand pas de recommandation Cette liaison est d finie pour une longueur maximale de 15 m tres et un d bit au plus gal 20 kB s EIA RS 485 Liaison s rie asynchrone de type multi points ma tre esclave Les donn es sont transmises en mode sym trique sur deux conducteurs de qui limine la r f rence un niveau de masse lectrique Ces signaux g n rent des tensions comprises entre 7 et 12 Volts L tat logique 0 ou 1 n est pas li la tension du signal mais sa transition mode diff
32. urs lectriques d entra nement des pompes eau et ventilateur Ce d faut provient des cha nes de puissance des moteurs lectriques d fauts thermiques DERTH d faut fusion fusible DEQ D faut niveau d eau trop bas dans le r servoir 8015101 22 D faut du circuit d air Chaque unit de compression est prot g e par un certain nombre de s curit intrins ques D faut temp rature d air trop lev e D faut pression d air trop lev e D faut lectrique du moteur d entrainement Alarme encrassement du filtre huile D faut niveau trop haut dans le s parateur D faut pression d air trop basse L ensemble des alarmes se traduit par une information logique pr sente en sortie de chaque compresseur DECOMPXX Une information de fonctionnement normal est pr sente en sortie de chaque compresseur 23 D faut du circuit d eau d enneigement 231 D fauts lectriques des moteurs d entrainement Chaque moteur est prot g contre les surintensit s par une protection thermique DETHXX et contre la marche en monophas d faut fusible DEQ XX Une information fonctionnement normal est pr sente sur chaque d part moteur COMM XX 232 D faut de temp rature d eau excessif La temp rature d eau dans le collecteur de distribution est surveill e en permanence par un indicateur colonne lumineuse Lorsque la temp rature d eau s l ve au dessus du seuil fix l instal
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