I – Rappels des documents ressources standardisés
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ÉNERGIE Réf. C3DM1 Devoir Maison SYSTÈME D'ALLUMAGE AUTOMATIQUE 14 Déc. 2016 1STI2D Page : 1 / 4 I – Rappels des documents ressources standardisés I.1 – Éclairements recommandés Activité Éclairement (lx) Activité Éclairement (lx) Lecture, travail d'écolier 300 Salle de dessin 1 000 Chambre 200 Hôtels réception, hall 300 Cuisine 300 Scieries 150 Couture 500 à 750 Couloirs de circulation 100 Travail aux machines 500 Salle de cinéma 50 I.2 – Flux lumineux et puissance électrique Lampe à incandescence Puissance électrique consommée en W 20 40 60 75 100 150 200 300 500 Flux lumineux émis en lm 240 430 730 960 1380 2220 2950 4950 8400 Lampe de substitution (Fluo Compact) Puissance électrique consommée en W 10 13 18 26 36 40 55 Flux lumineux émis en lm 600 900 1200 1800 2900 3500 4800 Tube fluorescent Puissance électrique consommée en W 15 Flux lumineux émis en lm 18 30 36 58 1000 1300 2300 3250 5200 I.3 – Coefficient de réflexion Type Plafond Mur Plan de travail Clair, lumineux 7à8 5à7 3 Moyen, propre 5 3 1 Sombre, foncé 3 1 1 I.4 – Utilance Tableau d'utilance U J=0 Facteur de réflexion estimé → Indice du local J = 1/3 773 751 531 311 773 751 531 311 K=1 108 95 93 91 105 94 92 90 K = 1,5 113 98 95 94 110 97 95 93 K=2 116 101 98 95 113 100 98 96 K=3 119 103 100 98 117 102 100 98 ÉNERGIE Devoir Maison Réf. C3DM1 SYSTÈME D'ALLUMAGE AUTOMATIQUE 1STI2D 14 Déc. 2016 Page : 2 / 4 II – Exercice d'application Les systèmes de sécurité électrique des hôpitaux permettent la continuité de service de certains endroits où l'éclairage est impératif, quelles que soient les perturbations extérieures et/ou les éventuelles coupures de courant électrique (Exemple : bloc opératoire, salle de travail en maternité, salle d'observation du service des urgences, salle de réveil…). Le cas étudié ici sera une salle de travail en maternité où l'éclairement recommandé pour ce type de local est 750 lx. Comme dans tous les endroits en centre hospitalier, les mûrs et sols sont de couleur pastel très clairs et l'hygiène dans ce genre de lieu doit être irréprochable. Tous les luminaires sont de type encastré et alimentés en courant continu 310 V. Les lampes utilisées sont des tubes fluorescents de 18 W chacun incorporés par lot de 4 dans les luminaires et reliés électriquement deux à deux. La centrale de secours d'éclairage est équipé de quatre batteries au plomb (Pb). La salle de travail possède les dimensions suivantes : 15 × 11 × 3,2 m. Caractéristiques des luminaires Rendement direct : 82 % Rendement indirect : 14 % Utilance indirecte : 25 % de l'utilance directe (utilance fournie par votre tableau). La vétusté considérée due à la durée de vie des tubes (noircissement des extrémités) sera choisie à 0,87. Caractéristiques des batteries Tension nominale : 12 V Tension de charge : 14,4 V Tension de maintien : 13,8 V Capacité : 64 Ah Décharge maximale admissible : 42 % Caractéristiques de l'onduleur autonome Tension d'entrée : 11 à 15 V = Tension de sortie : 310 V = ± 8 % Courant nominal d'entrée : 215 A Courant de pointe d'entrée : 250 A Rendement : 92 % Fréquence interne d'ondulation : 35 kHz Type de démarrage : Soft Start Caractéristiques du chargeur de batterie intégré Tension d'entrée : 90 à 250 V ~ ou 100 à 350 V = Rendement : 92 % Type de batterie préconisée : Pb / 64 Ah / 12 V Tension de sortie standard : 14,6 V Contrôle : Automatique fin de cycle Courant max. de sortie : 300 A Caractéristiques du détecteur de luminosité Seuil de détection d'éclairement réglable : 50 à 1000 lx Type de sortie : contact N.C. Alimentation : 9 à 15 V Courant permanent absorbé : 250 mA Détecteur d'absence de tension Seuil de détection d'absence de tension : U < 200 V Type de sortie : contact N.C. Question 1 : Relevez l'éclairement recommandé et en déduire le flux utile à émettre dans la salle de travail. ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ Question 2 : Déterminez le rapport de suspension J. ___________________________________________________________________________________ ÉNERGIE Devoir Maison Réf. C3DM1 SYSTÈME D'ALLUMAGE AUTOMATIQUE 1STI2D 14 Déc. 2016 Page : 3 / 4 Question 3 : Déterminez le facteur du local K. ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ Question 4 : Déterminez le facteur de réflexion. Facteur de réflexion : __ __ __ Question 5 : En déduire le flux total Φt que doit émettre l'ensemble des lampes. ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ Question 6 : Déterminez le nombre de tubes fluorescents à mettre en place dans cette salle. (Vous choisirez un multiple de quatre) ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ Question 7 : En déduire le nombre de luminaires à placer. ___________________________________________________________________________________ Question 8 : Sachant que dans la réalité, un tube fluorescent de 18W consomme réellement 21W, déterminez la puissance réelle électrique nécessaire à l'ensemble de la salle de travail. ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ Question 9 : En vue du rendement de l'onduleur, que vaut la puissance absorbée par l'onduleur lorsque l'ensemble des lampes est allumé ? ___________________________________________________________________________________ Question 10 : Lorsque la source électrique E.D.F. est présente, déterminez la puissance absorbé par le chargeur (la batterie étant complètement chargée et n'absorbant pas de courant). ___________________________________________________________________________________ Question 11 : Lorsque la source E.D.F. est absente (coupure d'électricité), déterminez la nouvelle tension d'alimentation de l'onduleur. ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ÉNERGIE Devoir Maison Réf. C3DM1 SYSTÈME D'ALLUMAGE AUTOMATIQUE 1STI2D 14 Déc. 2016 Page : 4 / 4 Question 12 : La puissance absorbée par l'onduleur restant identique, déterminez le nouveau courant absorbé. ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ Il est rappelé que la relation entre la capacité de la batterie, sa tension nominale et son énergie est la suivante : C= EC D×U EC : Énergie contenue dans la batterie exprimée en Watts-Heure (Wh), D : Décharge maximale admissible sans détérioration (sans unité), U : Tension nominale exprimée en volts (V), C : Capacité de la batterie exprimée en Ampère-Heure (Ah). Question 13 : La batterie étant complètement chargée, déterminez l'énergie globale qu'elle est capable de fournir. ___________________________________________________________________________________ Question 14 : Établir le branchement des quatre batteries. Question 17 : Déterminez l'énergie globale que peut rendre le lot de batteries disponible. ___________________________________________________________________________________ Question 18 : En déduire l'autonomie des batteries en cas d'absence prolongée de source E.D.F.. ___________________________________________________________________________________ Question 19 : En cas de décharge complètement des batteries lors d'un test, déterminez leur temps de charge sachant qu'elles ont besoin de 20 % d'énergie en plus lors de la charge et que les luminaires restent en marche. ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________
