FT FT FT - Bienvenue sur Doc Techno
publicité
Travail demandé : Complétez le texte ci-dessous. La fonction principale de notre éolienne est : (cette question doit répondre à la question : A quoi ça sert ?) « FP1 : Transformer l’énergi e mécanique du vent en énergie él ectriqu e ». Nous pouvons décomposer cette fonction principale en fonctions techniques. Nous pouvons en déterminer trois : FT1 : Capter le vent et transformer en é nergie mécanique de rotation. FT2 : Transmettre le mouvement et augment er la vitesse de rotation des pâles. FT3 : Transformer l’énergie mécanique de rotation du rotor en énergie électrique. Chaque fonction technique est assurée par un ensemble de constituants. Nous les nommons sous-ensembles fonctionnels, car chacun assure une fonction. Ces sousensembles sont : Capter le vent qui assure la fonction technique FT1, Système de transmission (rotor) FT2, Génératrice qui assure la fonction (stator) FT3. Ceci nous permet de représenter une décomposition de la fonction principale sous forme de blocs fonctionnels : Travail demandé : Complétez le texte sur le schéma ci-contre et cidessous. Energie mécanique du mécanique du vent électrique FT FT FT Energie Compétences : Rechercher et décrire plusieurs solutions techniques pour répondre à une fonction donnée. Différentes solutions pour capter le vent ! 1. Situation problème Nous sommes contraints aujourd’hui à utiliser des systèmes de production d’énergies renouvelables qui transforment les sources d’énergies primaires naturelles telles le vent (énergie éolienne). L’éolienne transforme l’énergie du vent en électricité. Question 1 : Remplissez le tableau suivant en vous aidant des vidéos ressources sur les trois différentes éoliennes : Repère pour l'ensemble des 3 types d'éoliennes 1 Donnez les axes pour chacune des mobilités ? (rotation) 2 Si le vent change de direction tout le temps. Quel est le modèle qui risque de poser problème? (croix dans la bonne case) 3 Quelle est l’éolienne qui présente le plus de mobilité (rotation) ? (croix dans la bonne case) Explication complémentaire: Une pièce libre dans l'espace possède 6 mouvements possibles (on parle de degré de liberté ou ddl) : il y a 3 translations et 3 rotations réparties sur les 3 axes X, Y, Z. Soit une translation et une rotation par axe. Etude de solutions pour la fonction technique FT1 : capter le vent Eolienne à axe horizontal 1. Visionnez la vidéo sur le crash d’une éolienne. Décrire brièvement le problème. Est-ce normal pour ce type d’éolienne ? Développez, puis compétez le tableau ci-dessous. Avantages Inconvénients Eolienne de Savionus : 1. Visionnez la vidéo sur l’éolienne de Savionnus, puis décrivez brièvement son principe de fonctionnement : Avantages Inconvénients Eolienne de Darrieus : 3. Visionnez la vidéo sur l’éolienne de Darrieus, puis décrivez brièvement son principe de fonctionnement : Avantages Inconvénients Compétences : Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction. Décrire sous forme schématique, le fonctionnement de l’objet technique. Etablir un croquis du circuit d’alimentation énergétique et un croquis du circuit informationnel d’un objet technique. 1. Situation problème Nous sommes contraints aujourd’hui à utiliser des systèmes de production d’énergies renouvelables qui transforment les sources d’énergies primaires naturelles telles le soleil, le vent, les rivières etc. en énergies utilisables. L’éolienne fait partie de ces systèmes. Mais quelle est la fonction principale d’une éolienne ? Comment la représenter de façon simple ? C’est ce que vous allez voir ici. 2. Travail demandé – Fonction principale d’une génératrice Comment produit-on de l’électricité avec une génératrice ? Une éolienne est basée sur le principe d’une génératrice de courant électrique. On va donc, dans un premier temps, représenter une génératrice sous forme fonctionnelle, en nous intéressant à sa fonction principale. Nous ferons ensuite le même travail pour l’éolienne. Dans un premier temps, vous allez regarder une vidéo de cette génératrice (vidéo sur http://doctechno.free.fr) Puis, vous répondrez aux questions. Maquette de la génératrice Travail demandé : Cochez la bonne proposition : Question 1 : Quelle est l’énergie d’entrée fournie de la génératrice ci-dessus ? Question 2 : Quelle est l’énergie de sortie restituée par ce système ? Energie électrique Energie électrique Energie mécanique musculaire. Energie mécanique musculaire. Energie thermique. Energie thermique. Energie chimique. Energie chimique. Energie de rayonnement. Energie de rayonnement. Question 3 : Quelle est la valeur ajoutée par le système (que fait-il sur l’énergie d’entrée) ? Déplacement. Transformation. Stockage. Traitement. Question 4 : Compléter le bloc fonctionnel de la génératrice ci-dessous en plaçant les énergies d’entrée et de sortie puis en précisant dans le cadre sa fonction principale (ce que fait le système) en commençant par un verbe à l’infinitif. Energie mécanique Energie d’entrée TRANSFORMER UNE ENERGIE MECANIQUE MUSCULAIRE EN ENERGIE ELECTRIQUE Energie électrique Energie de sortie GENERATRICE Représentation fonctionnelle de la génératrice Sous-ensemble 2 : ROTOR Question 5 : Quelle est la fonction de l’axe de manœuvre et de la roue dentée ? Question 6 : Quelle est la fonction du pignon du rotor ? Soulever la maquette. Diminuer la vitesse de rotation des aimants. Transformer l’énergie musculaire en énergie mécanique de rotation et la transmettre au rotor. Augmenter la vitesse de rotation des aimants. Compétences : Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction. Décrire sous forme schématique, le fonctionnement de l’objet technique. Etablir un croquis du circuit d’alimentation énergétique et un croquis du circuit informationnel d’un objet technique. Question 7 : Quelle est la fonction de la bobine du stator ? Transformer l’énergie mécanique de rotation du rotor en énergie électrique. Transformer l’énergie électrique en énergie mécanique. Question 8 : En déduire la représentation fonctionnelle de la génératrice ci-dessous en plaçant les énergies d’entrée et de sortie puis en précisant dans chaque cadre la fonction technique réalisée (ce qui est fait sur l’entrée) en commençant par un verbe à l’infinitif. Frontière de l’ensemble génératrice Energie mécanique musculaire Transformer en énergie mécanique de rotation et transmettre Axe de manœuvre + roue dentée Augmenter la vitesse de rotation des aimants Rotor Transformer l’énergie mécanique de rotation du rotor en énergie électrique Energie électrique Stator 3. Travail demandé – Fonctions techniques d’une éolienne Nous souhaitons à présent faire le même travail mais pour l’éolienne que nous allons fabriquer, en nous appuyant sur le travail précédent. Vous avez à votre disposition pour vous informer : ci-contre en images, le découpage de notre éolienne en sous-ensembles fonctionnels et une vue de l’éolienne montée, la vidéo du modèle 3D de notre éolienne en fonctionnement. Ensuite, répondez aux questions Sous-ensembles fonctionnels Sous-ensembles fonctionnels montés (sans le boîtier ni le mât) Question 9 : Quel paramètre a changé entre la génératrice et l’éolienne ? Cochez la bonne proposition : L’énergie de sortie n’est plus électrique. L’énergie d’entrée est toujours mécanique mais plus musculaire. L’énergie d’entrée n’est plus mécanique. Question 10 : Décrivez en quelques mots ce qui a changé. Question 11 : Déduisez du travail précédent la représentation fonctionnelle de notre éolienne et complétez les blocs ci-dessous. Ceci nous montrera une décomposition en fonctions techniques de la fonction principale de l’éolienne étudiée préalablement. Frontière de l’ensemble génératrice Energie mécanique musculaire Transformer en énergie mécanique de rotation et transmettre Augmenter la vitesse de rotation des aimants Rotor Transformer l’énergie mécanique de rotation du rotor en énergie électrique Stator Energie électrique
