Eléments de corrigé Sous épreuve E5-2 Génie électrique ... - Eduscol
Pour éviter la surfacturation liée à la consommation excessive d'énergie ..... Quel
déclencheur sera sollicité dans le cas d'un tel défaut ? td = 0,2s (milieu humide).
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1Analyse des puissances consommées.10/60Durée conseillée : 30 min
Une expertise de techniciens Conseil Réseau Electrique a été commandée par le service maintenance afin de faire le point sur la qualité de linstallation électrique de lentreprise (extrait de lexpertise DT1).
Le compte rendu révèle que la puissance souscrite (240 kVA) est parfois dépassée et met en évidence un mauvais facteur de puissance de linstallation.
Deux solutions sont proposées à lissue de lexpertise :
Le passage en tarif vert.
La mise en place dune compensation dénergie réactive.
Q.1-1Document à consulter : aucun Répondre sur feuille de copie
Lentreprise ne souhaite pas passer en tarif vert (investissement trop lourd) et souhaite pour linstant stabiliser sa production et améliorer son facteur de puissance.
Quels sont les inconvénients dun mauvais facteur de puissance ?
Puissance apparente trop élevée et surfacturation de la part dEDF.
Q.1-2 Document à consulter : DT1 Répondre sur feuille de copie
Q.1-2-1 Relever les valeurs maximales des puissances actives, réactives et apparentes obtenues lors des mesures réalisées par les techniciens Conseil Réseau Electrique.
Remplir le tableau suivant après lavoir reproduit sur votre feuille de copie.
Puissance active PPuissance réactive QPuissance apparente S237 kW228 kVAr316 kVA
Pour éviter la surfacturation liée à la consommation excessive dénergie réactive, le service maintenance envisage la mise en place dune batterie de condensateurs.
Q.1-2-2 Déterminer la puissance réactive Qmax qui doit être produite par la batterie de condensateurs pour ne pas avoir de pénalités financières.
Q d" 0,4 x P Q d" 95 kVAr
Q.1-2-3 Déterminer la puissance réactive Qcomp que doit produire la batterie de condensateurs dans les conditions énoncées à la question précédente.
Puissance estimée de la batterie de condensateurs Qc e" 133 kVAr.
Q.1-3 Document à consulter : DT2Répondre sur feuille de copie
La batterie sera placée à proximité du TGBT. La protection sera assurée par un disjoncteur de la gamme DPX et le câble dalimentation de la batterie de condensateurs sera en cuivre et aura une longueur de 3 m. (Létude de la chute de tension nest pas demandée)
Q.1-3-1 À laide du document constructeur, déterminer la référence de la batterie de condensateurs à installer.
Batterie automatique de 150 kVAr (installation à charge variable (Cf. DT1) (réf : 4150 38)
Q.1-3-2 Déterminer la référence du disjoncteur de la gamme DPX assurant la protection de la batterie de condensateurs et la section des conducteurs.
Qc = 150 kVAr : Disjoncteur DPX 630 S = 95 mm²
Q.1-3-3 Déterminer la valeur de lintensité de réglage de la protection thermique ?
Ir = 0,6 x 320 = 192 A
2Etude de la production dair comprimé.10/60Durée conseillée : 30 min
Suite à lévolution constante de lentreprise, le compresseur actuel ne peut pas toujours répondre à la demande dair comprimé nécessaire au bon fonctionnement des nombreuses machines de lentreprise.
Une étude a montré que la solution la plus intéressante serait dinstaller un compresseur plus récent et de capacité supérieure pour répondre aux besoins en air comprimé.
Le compresseur actuel est vieillissant et devra donc être remplacé.
Etude de linstallation existante.
Q.2-1 Documents à consulter : DT3 et DT4Répondre sur feuille de copie
Déterminer le type de démarrage utilisé pour le moteur du compresseur ainsi que la fonction des contacteurs KM1, KM2 et KM3.
Démarrage étoile/triangle par rapport au schéma de puissance. KM1 ligne, KM2 Triangle, KM3 Etoile
Q.2-2 Documents à consulter : DT3 et DT4Répondre sur feuille de copie
Comment est réalisée la protection du moteur M1. Justifier la présence de ce type de protection?
Protection par sonde thermique et moto-ventilation en raison dune basse vitesse de rotation ou température ambiante élevée
Q.2-3 Document à consulter : DT5Répondre sur feuille de copie
Déterminer le repère et la référence du disjoncteur assurant la protection actuelle.
Q20 C60N/D63
Déterminer la section du câble dalimentation.
4G16mm²
Q.2-4 Document à consulter : DT6Répondre sur feuille de copie
La pression de service est fixée à 10 bars et une étude pneumatique a déterminé un débit de linstallation actuelle de 4,7 m3/min dans le cas le plus extrême.
Déterminer la référence du nouveau compresseur à installer pour répondre aux nouvelles demandes de production dair comprimé.
BOGE S 50-2
3Détermination de section de câble 20/60Durée conseillée : 60 min
Le compresseur de remplacement choisi pour la suite de l étude sera un Compresseur BOGE S 50-2. Les moteurs qui équipent cette gamme ont un cosÆ de 0,8.
Le câble d alimentation de l ancien compresseur est du type U1000R2V 4G X 16 mm2 d une longueur de 52 m. La température ambiante sur le parcours du câble peut atteindre 45°C.
Ce câble est posé à horizontale sur une tablette perforée au milieu de 6 autres câbles jointifs.
Q.3-1 Documents à consulter : DT6 et DT7Répondre sur feuille de copie
Déterminer le courant consommé par le moteur dentrainement du compresseur (Icomp) et le courant consommé par le moteur du ventilateur du compresseur (I vent)
Puissance du moteur dentrainement : P = 37 kW (DT6) soit un courant nominal de 69 A (DT7)
Puissance du moteur de ventilation : P = 1,1 kW (DT6) soit un courant nominal de 2,5 A (DT7)
Q.3-2Document à consulter : aucunRépondre sur feuille de copie
On négligera la consommation de lautomate et des contacteurs.
Déterminer le courant en ligne dans le câble dalimentation du compresseur en justifiant la méthode.
Courant en ligne dans le câble dalimentation du compresseur = 69 + 2.5 = 71,5 A
Les 2 moteurs ayant le même déphasage on peut faire une somme algébrique.
Q.3-3Documents à consulter : DT7 et DT8Répondre sur feuille de copie
Déterminer le coefficient correcteur tenant compte de la température ambiante : K T
Déterminer le coefficient correcteur tenant compte du mode de pose : K P
Détermination de K T (coefficient correcteur tenant compte de la température ambiante).
Pour déterminer K T il faut dabord déterminer la température maximale admissible sur lâme en régime permanent soit 90 °C (voir DT7)
Temp amb = 45 °C ----( K T = 0,87 (voir DT7)
Détermination K P (coefficient correcteur tenant compte du mode de pose).
Déjà 6 liaisons + câble compresseur, soit 7 liaisons au total -----( K P = 0,7 (voir DT8)
Q.3-4Document à consulter : DT7Répondre sur feuille de copie
Calculer lintensité corrigée dans le câble dalimentation du compresseur.
Calcul de lintensité corrigée dans le câble dalimentation du compresseur (voir DT7)
EMBED Equation.3
Q.3-5Document à consulter : DT9Répondre sur feuille de copie
Déterminer la section du câble qui tient compte de léchauffement en régime permanent.
Détermination de la section du câble qui tient compte de léchauffement en régime permanent.
SJ = 25 mm² (voir DT9)
Q.3-6Document à consulter : DT10Répondre sur feuille de copie
Déterminer la chute de tension maximum autorisée (en V) pour la ligne du compresseur.
Justifier la réponse.
La blanchisserie est en tarif jaune et ne possède pas son propre transformateur.
De ce fait, la chute de tension maximum autorisée est de 5 %. (voir DT10)
5% de 400V cela autorise une chute de tension maxi de 20 V
Q.3-7Document à consulter : DT10Répondre sur feuille de copie
Déterminer la section du câble qui tient compte de la chute de tension.
En ordonnée de la courbe (DT10) EMBED Equation.3
Intensité transportée = 71,5 A
Longueur de la ligne = 52 m soit 0,052 km
En abscisse de la courbe (DT10) intensité x longueur = 71,5 x 0,052 = 3,72 A.km
Section SU = 10 mm² (la réponse peut varier en fonction de la précision des candidats mais doit être inférieure à 25 mm²)
Q.3-8Document à consulter : aucunRépondre sur feuille de copie
Compte tenu des résultats, peut-on conserver le câble actuel pour alimenter le nouveau compresseur ? Justifier la réponse.
On choisit la section la plus grande trouvée, soit 25 mm²
Donc le câble existant devra être remplacé par un U1000R2V 4G x 25 mm²
4Etude de la protection des personnes6/60Durée conseillée : 20 min
Q.4-1 Document à consulter : DT3Répondre sur feuille de copie
Sachant que lentreprise est alimentée par un poste HT/BT public, déterminer quel est le schéma de liaison à la terre de cette installation.
Justifier la réponse en indiquant la signification de chaque lettre.
Poste public : mise à la terre du neutre de lalimentation
DT3 : Mise à la terre des masses utilisateur
Régime TT
Q.4-2 Document à consulter : aucunRépondre sur feuille de copie
Indiquer les avantages et inconvénients de ce schéma de liaison à la terre.
Avantages : appareillage simplifié, simplicité de la maintenance, coût.
Inconvénients : pas de continuité de service et sélectivité totale onéreuse.
Q.4-3 Document à consulter : DT10Répondre sur feuille de copie
Déterminer le temps de coupure maximum imposé par la réglementation dans le cas dun défaut disolement apparaissant entre la phase 1 et la masse du compresseur.
Quel déclencheur sera sollicité dans le cas dun tel défaut ? td = 0,2s (milieu humide)
Cest le Dispositif Différentiel Résiduel (DDR) qui sera sollicité.
5Démarreur progressif14/60Durée conseillée : 40 min
Le service a été appelé par les opérateurs suite à une défaillance sur le séchoir 1 de la zone propre. Le démarreur du moteur de tambour est mis en cause et nassure plus sa fonction de démarrage progressif. Le matériel installé date dune dizaine dannées et nest plus référencé chez le constructeur.
On demande dans cette partie de trouver la référence dun démarreur équivalent de dernière génération et de réaliser la mise à jour des schémas de puissance et commande de ce séchoir.
Q.5-1 Documents à consulter : DT11 et DT12Répondre sur feuille de copie
Donner les caractéristiques électriques du démarreur actuel.
(5,5kW sous 400V / Courant assigné demploi = 12A / Tension de commande 400V)
Q.5-2 Documents à consulter : DT11 et DT12Répondre sur feuille de copie
Déterminer sous forme déquation logique les conditions permettant le démarrage progressif.
(Démarrage progressif = KAUS . /QSTS1 . (KM17 + KM18)
Q.5-3 Documents à consulter : DT11 et DT13Répondre sur feuille de copie
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