corrigé EXA theorique

Plateforme d’Excellence en Efficacité Energétique Industrielle
Correction Epreuve Théorique :
1) Définir les termes suivant :
Efficacité énergétique : L’efficacité énergétique est un élément de la
performance énergétique et elle désigne la stabilité du rendement d’un
système pour lequel la consommation d’énergie est minimisée pour un
service rendu identique.
Equipement énergivore : Un équipement est dit énergivore s’il
consomme beaucoup d’énergie et qui a un impact sur la consommation
énergétique de toute le système industriel.
Performance énergétique : La performance énergétique est la quantité
d’énergie effectivement consommée ou estimée pour répondre aux
différents besoins lié à une utilisation standardisée.
Autrement dit, la performance énergétique doit inclus les trois éléments
suivants : l’efficacité énergétique (garder un rendement stable du
système), l’usage (la puissance installée égale à la charge) et la
consommation.
Audit énergétique :
Toute opération de diagnostic de la consommation d’énergie au sein de
l’établissement à travers la réalisation :
a. De recherches.
b. D’études et contrôles visant à évaluer le niveau de la performance
énergétique de l’établissent.
c. A analyser les insuffisances, les causes et à proposer les actions
correctives.
2) Expliquer brièvement la différence entre le facteur de puissance et
cos() :
Le facteur de puissance et cos() sont deux indicateurs de la puissance
active et réactive. Le facteur de puissance et cos() dépend du type de
la charge (si la charge est linéaire donc on parle du cos() et si la charge
est non linéaire donc on parle du facteur de puissance).
Autrement dit, le cos() est un cas particulier du facteur de puissance

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3) Donner les principales différences entre les deux types de facture
STEG :
La STEG propose deux modes de facturation d’électricité :
 Tarif uniforme : quel que soit le temps le prix du kilowattheure est fixe.
 Tarif postes horaire : le prix du kilowattheure dépend des 4 postes
horaires (jour, nuit, soir et pointe.
4) Définir la puissance souscrite dans la facture STEG :
La puissance souscrite détermine la puissance maximale utilisable
simultanément par les équipements électriques et elle s’exprime en kVA.
La puissance souscrite est fixée dans le contrat signé entre le client et la
STEG.
5) Montrer la différence entre un réseau Modbus et un réseau Ethernet :
MODBUS
utilisé pour des réseaux d'automates programmables,. Ce protocole basé
sur une structure hiérarchisée entre un client unique et plusieurs serveurs
est dans le domaine public et sa spécification est publique.
En mode RTU : (RS232, RS422, RS485)
Il fonctionne sur le mode maître-esclave. Seul le maître est actif, les
esclaves sont complètement passifs. C'est le maître qui doit lire et écrire
dans chaque esclave de la boucle sérielle.
Il est constitué de trames contenant le numéro de l'esclave concerné, la
fonction à traiter (écriture, lecture), la donnée et le code de vérification
d'erreur appelé contrôle de redondance cyclique sur 16 bits ou CRC16.
En mode TCP : (Ethernet, wifi)
Il fonctionne sur le mode client-serveur. Seuls les clients sont actifs, le
serveur est complètement passif. Ce sont les clients qui doivent lire et
écrire dans le serveur Modbus. Chaque client doit se connecter au serveur
en protocole TCP (adresse IP du serveur, port 502).
Le serveur est identifié par :
1. son adresse IP
2. le numéro du port sur lequel il attend les demandes de connexion (port
502 par défaut).
ETHERNET
L’Ethernet est la technologie filaire habituelle utilisée pour les réseaux
LAN (Local Area Network), permettant aux appareils connectés de
communiquer entre eux grâce à un protocole – il s’agit d’une norme mise
en place pour faciliter les échanges réseau. En d’autres termes c’est la

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technologie qui permet à deux appareils connectés grâce à un câble RJ45
de communiquer
.
6) Citer l’intérêt d’utiliser un variateur de vitesse dans une application
industrielle.
L’intérêt principale d’équiper un moteur électrique par un variateur de
vitesse est de réduire la consommation d’énergie électrique. Le gain en
énergie est particulièrement dans le cas des moteurs fonctionnant avec un
couple variable.
7) Citer les avantages d’utiliser un variateur de Vitesse.
Diminution des pertes mécaniques présentes dans les variateurs mécaniques (poulies et
courroies, engrenages),
Limitation voire suppression des surintensités lors du démarrage,
Adaptation précise de la vitesse et modification facile,
Allongement de la durée de vie des constituants mécaniques des systèmes (moins d'à-
coups),
Limitation du bruit, ·
Donner des exemples d’utilisation dans l’industrie.
Réglage du débit d'une pompe ou d'un ventilateur, ·Réglage de la vitesse de défilement
d'une chaîne de fabrication,
Réglage de la vitesse de défilement d'un train de papeterie ou d'aciérie,
Réglage de la vitesse de coupe ou d'avance des machines-outils,
Réglage de la vitesse des systèmes de transport des personnes (train, téléphérique, ...).
8) Compensation d’énergie réactive
a) D’où vient l’énergie réactive ?
L'énergie réactive est liée à l'utilisation de récepteurs inductifs (moteurs,
transformateurs).
b) Quel élément permet de mesurer la consommation d’énergie réactive ?
Le cos j ou la tan j
c) Quel est l’intérêt d’un bon cos j ?
Augmentation de la puissance disponible au secondaire du transformateur.
Diminution du courant véhiculé dans l'installation en aval du disjoncteur BT.
Ceci entraîne la diminution des pertes par effet Joule dans les câbles.
d) Deux récepteurs sont branchés sur la même ligne d’alimentation, ils
consomment la même puissance active. Le récepteur 2 consomme plus d’énergie
réactive.

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Tracer chacun des vecteurs du triangle de puissance avec les grandeurs
caractéristiques :
e) En déduire les relations reliant les puissances
f) Quelles sont les inconvénients de la circulation d’énergie réactive
Une grande puissance réactive donc un mauvais facteur de puissance (cosj
Faible ou tgj fort) nous pénalise sur :
Une diminution de la puissance active disponible au secondaire du
transformateur alimentant l'installation
Le dimensionnement des câbles et de l’installation : Pertes importantes par
échauffement.
Le courant appelé chez STEG : surfacturation.
C’est pourquoi STEG sanctionne par une majoration tarifaire les clients ayant un
Mauvais cosj.
g) Quelle valeur de facteur de puissance doit être respectée pour éviter les pénalités ?
Cos φ 0,85
9) Installation d’une batterie de condensateurs

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1. Schéma des types de compensation
Les condensateurs peuvent être installés à différents niveaux de l'installation.
A partir des schémas suivants, identifier le type de compensation :
Compensation globale
Compensation individuelle
Compensation partielle
2. Application