Question 1 : Compléter le diagramme FAST en indiquant les

Question 1 : Compléter le diagramme FAST en indiquant les solutions retenues
Mesurer la vitesse
du vent
Exploiter l’énergie
du vent
Adapter la vitesse
de rotation
Produire de
l’électricité
adaptée au
réseau EDF
Réguler la vitesse
de rotation du
rotor
Orienter la nacelle
face au vent
Détecter les conditions limites
(Vent minimal et maximal)
Anémomètre
Transformer l’énergie du vent en Rotor 3 pales
énergie mécanique
Transformer l’énergie mécanique
en énergie électrique
Augmenter la vitesse de rotation
pour entrainer le générateur
Générateur électrique
Multiplicateur de
vitesse
Mesurer la vitesse de rotation du
générateur électrique
Tachymètre
Modifier le calage des pales pour
régler la prise au vent
Vérin de calage
Contrôler la position de la tige du
vérin
Capteur
Observer la direction du vent par
rapport à la nacelle
Girouette
Convertir l’énergie hydraulique en Moteur hydraulique
énergie mécanique
Adapter l’énergie
Couronne
Contrôler la position angulaire de Capteur de position
la nacelle par rapport au mat
Pale à calage variable
Rotor à trois pales
Multiplicateur de vitesse
Girouette, anémomètre
Vérin de calage des pales et capteur
Nacelle orientable
Centrale hydraulique
Capteur de position
angulaire de la nacelle
Moteur hydraulique
Capteur de
vitesse de rotation
(Tachymétre)
Pignon d’entrainement
Couronne dentée fixe
Générateur électrique
Question 2 : Niveau sonore
La fréquence F du courant alternatif produit est alors de 50 Hz et le réseau ne tolère qu’un écart
maximal de ± 1 Hz :  49 Hz < F < 51 Hz
Le couplage de l’éolienne au réseau EDF est établi lorsque le générateur atteint une vitesse de
rotation NG de 1500 tours par minute. La fréquence du courant alternatif produit est alors de 50
Hz  1470 tr/min < NG < 1530 tr/min
P. électrique
P. mécanique
P. mécanique
Multiplicateur
Générateur
PE
Rotor
PR
NR
CR
PG
NG
CG
Transmission : multiplicateur à engrenages à 3 étages parallèles : rapport de multiplication r = 45,45
r = NG / NR  NR = NG / r  32.34 tr/min < NR< 33.66 tr/min
Vitesse tangentielle maximale au bout de la pale : VM = ωM x R = 2 x π / 60 x NRM x R
AN : R = 17 m ; NRM = 33.66 tr/min  VM = 59.9 m/s < 60 m/s
Question 3 :Couple
Puissance fournie
Puissance maximun PM obtenue pour une vitesse de 25 m/s
400 KW
Puissance minimum Pm obtenue pour une vitesse de 5 m/s
50 KW
P. électrique
P. mécanique
P. mécanique
Multiplicateur
Générateur
PE
PG
NG
CG
η2 = PE /PG
η1 = PG /PR
Donc PE /PR = η1 x η2
or PR = CR x ωR = CR x 2 x π / 60 x NR avec NR = NG / r
donc CR =
PR  60
2    NR
=
PE
1  2
 260 N
R
AN : η1 = 0.92 ; η2 = 0.97 ; NG = 1500 tr /min
PEm = 50 KW = 50000 W  CRm = 16.2 10 3 m.N
PEM = 400 KW = 400000 W  CRM = 130 10 3 m.N
PR
NR
CR
Question 4 : En mode TEST (interrupteur TEST ouvert) l'entrée « CT=0 » de CI3 est à 0.
Vérifier par le calcul que la fréquence du signal de sortie Q11 est de 0,5 Hz. On
utilisera la formule suivante : fQn = fosc / 2n+1 (dans ce cas, le rapport cyclique du
signal est de 1/2).
F = 2048 / 2 11+1
F = 2048 / 4096 = 0.5 Hz
Q1
1
Question 5 : En mode FONCTIONNEMENT (interrupteur TEST fermé) utiliser le chronogramme cidessus et le schéma structurel de la page précédente pour :

Compléter le tableau ci-dessous :
CT0 CI3
CT0 CI4
Nom et
RAZ = Q3 . Q11 RAZ = Q3 . Q11
Equation
logique
Action
0 Incrémentation 0 Incrémentation
1 Mise à 0
1 Mise à 0
CK C14
Fv mes = Fv +
Q11
CK C15
C1 = Q11
↓ comptage
implusions
sinon inchangé
↑ sorties =
entrées
mémorisation

Justifier l'évolution des signaux Ql1 et RAZ pour cette situation de fonctionnement.

Définir la condition logique sur le signal Ql1 permettant le comptage des impulsions issues
de l'anémomètre. En déduire la durée de comptage ainsi obtenue.

Quel est le signal activant la mise en mémoire du résultat du comptage ? Préciser l’événement
particulier qui la provoque ? (niveau logique ou type de front ). Justifier votre réponse.

Donner pour la vitesse de vent d'arrêt de la production :
 la fréquence du capteur de l’anémomètre
 l'information numérique Fv présente en sortie sur 8 bits.
Début
Initialiser CI3 et CI4
Compter les impulsions
en CI4
Incrémenter CI3
Test CI3
RAZ passe à 1 pour Q11 et Q3 = 1
Donc remet à 0 Q3 et Q11 et lui même
Si Q11 = 0 le compteur reçoit
impulsions
La fenêtre de mesure dure 1s
Mise en mémoire par Q11 = front
montant
t = 1s
Mémoriser les sorties de CI4
Arrêt pour 25m/s
Fréquence capteur = 4 x 25 = 100 Hz
100 = % 01100100
Question 6 : compléter le schéma
cinématique
Question 7 : course réelle de la tige : .290mm . . . . . . . .
α = 120 °
B’
C’
Course = CC’ = 29 mm
Question 8 :
Les principales caractéristiques de la centrale hydraulique alimentant le vérin sont :
- pression maximale 17.5 MPa ( 175 bar) - débit supposé constant de 30 l/min
F = 150 000 N
D = 125 mm
P = F / S avec S = π x D2 / 4 = π x R2
AN
( bar)
(Pascal)
F = 150 000 N = 15 000 daN ; R = 62.5 mm = 6.25 cm
P = 122 bar < 175 bar
F = 150 000 N ; R = 62.5 mm = 0.0625 m
P = 12.2 Mpa < 17.5 MPa
Question 9 :
Après avoir calculé la vitesse moyenne Vm de rentrée de tige du vérin, en déduire si le débit Q de la
centrale hydraulique est suffisant
Vm
D = 125 mm
d = 90 mm
Vitesse de rentrée de la tige :
la tige se déplace de 290 mm en 5 secondes donc Vm = 290/5 = 58 mm /s = 0.058 m/s
Débit nécessaire dans le vérin : Q = Vm x S avec S = π x ( R2 – r2 )
Q = Vm x π x ( R2 – r2 )
AN : R = 62.5 mm = 0.0062 m ; r = 45 mm = 0.045 m ; Vm = 0.058m/s
Q = 4 x 10 -4 m3/s = 24 l /min
Question 10 : Le tableau ci-dessous présente les 3 types de transmission possibles et
précise en particulier leur distance maximale et le type d’information transmise.
Nom de la transmission
Type d'interface
Information transmise
Niveaux
Sensibilité
Distance
Débit maximal
Multipoint
Nombre d'émetteurs
Nombre de récepteurs
Immunité aux parasites
RS232C
Unipolaire
Logique
± 25 V max
±3V
10à20m
19200bps
NON
1
1
faible
RS485
Différentiel
Logique
±5V
±0,2V
1200m
lOMbps
OUI
32
32
moyenne
Boucle de courant
Courant
Analogique
4-20 mA
1 à2km
OUI
1
1
élevée
Choisir les types de transmissions pouvant intervenir dans les 4 liaisons suivantes en justifiant votre
réponse :
liaison courte : RS232
distance 170m : RS485
distance 770m et
plusieurs E/R : RS485
infos analogiques :
Boucle de courant




Nacelle ↔ Ordinateur de contrôle.
Eolienne 1 ↔ Ordinateur de gestion.
Eoliennes entre elles.
Station météo ↔ Eolienne 9
Chaque éolienne comporte dans sa nacelle un boîtier de contrôle relié à l'ordinateur de
contrôle par l'intermédiaire d'une liaison série RS232. Pour détecter les erreurs de
transmission, on utilisera le contrôle de parité lors de la transmission.
Principe de transmission série d'une donnée en mode parité paire :
En parité paire, le nombre de bits à 1 du mot à transmettre (b7 b6 b5 b4 b3 b2 bl bO) et du bit de
parité (p) doit être pair. La valeur du bit de parité (p) est donc fixée à 0 ou 1 (à l'émission)
afin de respecter cette condition
L'exemple ci-dessous montre la transmission de l’information « vitesse du vent de démarrage ».
(4 m/s correspondent à une fréquence de 16Hz soit le mot binaire %00010000).
Dans le cas de cette transmission, le mot complet contient : 1 bit de start, les 8 bits de données, 1
bit de parité paire, et 2 bits de stop.
La trame reçue sur l'entrée (Rx ord) de l'ordinateur est, d'un point de vue logique, la suivante
:Question 11 :


Sachant que le modem utilisé pour cette liaison est un modem Tomado ASM 10/8 dont la
vitesse de transmission (débit) est égale au maximum de 19200 bits par seconde, déterminer
la durée minimale de transmission d'un bit puis d'un octet.
Calculer la durée réelle de transmission d’un mot complet et en déduire le débit utile.
Donnée A8 = 11001000
Durée d’1 bit = 1/19200 = 52. 10-6 s = 52 µs
Durée d’un octet = 416 µs
Mot complet = 1 + 8 + 1 + 2 = 12 bits
Durée d’un mot complet = 52 * 12 = 624 µs
Débit utile = 19200 * 8/12 = 12800 bps soit 1/624µs = 1603 mot/s
On se propose de produire une fonction de logique combinatoire
qui réalise la « détection d'erreur de parité » en mode de parité
paire : Dep = 0 si la transmission est correcte, sinon Dep = 1.
Cette fonction se situe à l'entrée de l'ordinateur juste après la
transformation série / parallèle.
Question 12 : on cherche à proposer un logigramme de la fonction
logique Dep



Compléter les tables de vérité ci-dessous pour 2 puis 3 variables.
En déduire l'équation de la fonction «détection d'erreur de parité» dans
chaque cas et son logigramme à 1 porte logique.
Généraliser ensuite pour les 9 variables.
p
0
0
1
1
b0
0
1
0
1
Dep
0
1
1
0
2 variables: DEP = p  b0
3 variables DEP = p  b0  b1
9 variables DEP = p b0 ….. b7
p
0
0
0
0
1
1
1
1
b0
0
0
1
1
0
0
1
1
b1
0
1
0
1
0
1
0
1
Dep
0
1
1
0
1
0
0
1