Examen Électricité CAPIET BLANC: Usinage Pièces Mécaniques - Étude de Cas

Examen : CAPIET BLANC - Spécialité : …ELECTRICITE… Épreuve : Étude de cas – Session : ..2025. Page 1 / 10
THEME : USINAGE DES PIECES MECANIQUES
Une société d’usinage des pièces mécaniques de la place souhaite recruter un technicien qualifié pour y
assurer la maintenance électrique. Ayant postulé à cette offre d’emploi, vous êtes soumis au test suivant :
PREMIERE PARTIE : TECHNOLOGIE D’ELECTRICITE (16pts)
l-1- installation électrique 5pts
I-1-1. Enoncer le théorème de BOUCHEROT (2pts)
I-1-2. Compléter le tableau suivant en donnant les puissances des dipôles élémentaires suivants. (3pts)
Dipôles ou récepteurs
Puissance active
Puissance réactive
Puissance apparente
Résistance :R
Inductance : L
Condensateur :C
l-2- Commande des machines électrique 6pts
I-2-1. Expliquez le principe de la variation de vitesse d'un moteur asynchrone.
(1,5pt)
I-2-2 Indiquer le couplage des enroulements à appliquer aux moteurs électriques suivants : (2pts)
Réseau triphasé 230V
Réseau triphasé 400V
Moteur 230/400V
Moteur 400/690V
I-2-3. Identifier les composants électriques de ce circuit de puissance et donner leur rôle.
(2,5pts)
l-3- Electronique de puissance 5pts
Un redresseur P3 à diodes à cathodes communes, alimente une charge de type résistive, à travers un
transformateur triphasé Dy, dont le schéma synoptique est donné par la figure suivante.
I-3-1. Dessiner le montage de détail de ce schéma synoptique. (2pts)
I-3-2. Si l’on ajoute une bobine en série avec la charge résistive, préciser son rôle. (1pt)
I-3-3. Indiquer un autre composant qui peut utiliser à la place de la diode. Comparer la tension de sortie d’un
tel dispositif par rapport au précédent. (2pts)

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DEUXIEME PARTIE : ETUDE TECHNOLOGIQUE (24PTS)
II-1. Description
La société d’usinage des pièces mécaniques comprend 3 blocs (ateliers), d’un bloc administratif et d’une
cantine. L’usine est alimentée à partir du réseau de distribution public d’ENEO.
Bloc I : Ce bloc est constitué des machines à outils et des établis où on effectue des travaux très délicats
 5 tours triphasés : 7,5KW ; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0,86 ; 𝜂 = 0,8.
 2 perceuses triphasées : 4KW ; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0,86 ; 𝜂 = 0,75.
 2 dérouleuses triphasées : 5,5KW ; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0,8 ; 𝜂 = 0,85
 15 prises de courant 2P + T ; 16A ; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 1 ;
 30 luminaires : 2x40W ; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 1 ; la consommation des ballasts par luminaire est négligée.
Bloc II :
 1 compresseur triphasé 25CV ; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0,85 ; 𝜂 = 0,8.
 1 transporteur de bille de bois triphasé : 6KVA ; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0,85 ; 𝜂 = 0,8.
 15 prises de courant : 2P + T ; 16A ; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 1.
 10 luminaires : 2x40W ; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 1 ; la consommation des ballasts par luminaire est négligée.
Bloc III :
 2 ventilateurs triphasés : 15,5KW ; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0,82 ; 𝜂 = 0,8.
 2 tours triphasés : 15KW ; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0,85 ; 𝜂 = 0,8.
 10 prises de courant : 3P + T ; 20A ; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 1
 15 luminaires : 2x40W ; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 1 ; la consommation des ballasts par luminaire est négligée.
 1 séchoir triphasé : 50KVA ; 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 1 ; 𝜂 = 1.
Cantine : 𝑃𝑎𝑝𝑝 = 61,16𝐾𝑊 ; 𝑄𝑎𝑝𝑝 = 6,45𝐾𝑉𝐴𝑅.
Administration : 𝑃𝑎𝑝𝑝 = 37,14𝐾𝑊 ; 𝑆𝑎𝑝𝑝 = 37,37𝐾𝑉𝐴 ;
II-2. Caractéristiques du transformateur (14 points)
II-2-1. Déterminer en KVA la puissance appelée dans chaque bloc (BLOC1, BLOC2, BLOC3, administration et cantine)
en exploitant le document 3. Utiliser le modèle ci-dessous pour présenter les résultats par bloc (8pts)

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N0
Equipements
Qté
Pu(kW)
η
Cosφ
Ku
Ks
Papp(kW)
Qapp(kVAR)
TOTAL X
SX (kVA)
II-2-2. Déterminer en KVA la puissance appelée par toute l’usine. (2pts)
II-2-3. Calculer le courant d’emploi et le facteur de puissance de l’usine. (2pts)
II-2-4. En déduire les caractéristiques du transformateur, en prévoyant par prudence une majoration de 10%
(document 2). (2pts)
II-3. Projet d’éclairage (10 points)
Il est prévu pour l’éclairage du bloc I de l’usine, des tubes fluorescents de 1,20m dont l’efficacité
lumineuse de chaque luminaire est de 95,8Lm/W. Les caractéristiques de ce bloc sont :
Longueur : 15m ; Largeur : 8m ; hauteur du liminaire au-dessus du plan utile : 4m ; Hauteur du plan utile :1m ;
facteur de dépréciation : 1,5. Facteur de réflexion des parois : 70% ; 50% ; 10%
Système d’éclairage : direct extensif ; luminaire de classe D et de rendement 0,92 ; luminaire suspendu.
II-3-1. Déterminer la hauteur de suspension du luminaire. En déduire la hauteur du local. (2pts)
II-3-2. Déterminer le flux d’un luminaire. (1pt)
II-3-3. Calculer le flux total émis dans ce bloc. (1pt)
II-3-4. Calculer l’éclairement de ce local (Document 4). (1,5pt)
II-3-5. Le bloc I est-il parfaitement éclairé ? Expliquer. (Tableau 1) (1pt)
II-3-6. Déterminer la nouvelle efficacité lumineuse si l’on veut maintenir le nombre de luminaires du local et
satisfaire également à l’éclairement recommandé. (1,5pt)
II-3-7. Indiquer sur un plan architectural, la répartition des luminaires (préciser en mètres les dimensions des
espacements). (2pts)
TROISIEME PARTIE : ELECTROTECHNIQUE (16pts)
Un des dispositifs électriques de chauffage de la cantine est alimenté par un pont redresseur monophasé
dans lequel les diodes sont supposées parfaites. L’inductance de lissage est suffisamment grande pour que l’on
puisse considérer le courant qui la traverse comme continu et parfaitement lissé (IC= cte).

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Le rapport de transformation est m = 0,625. La tension primaire sinusoïdale a une valeur efficace VPeff de 240V.
III-1. Analyser le fonctionnement du montage et représenter sur DR1, l’allure de UC(θ) et VD1(θ). (4pts)
III-2. Exprimer la valeur moyenne de la tension redressée (UCmoy ) en fonction de m et VPeff. (2pts)
III-3. Exprimer la valeur efficace de la tension redressée (UCeff) en fonction de m et VPeff. (2pts)
III-4. Calculer UCmoy et UCeff. (2pts)
III-5. Etant donné que la résistance est R = 30Ω ;
- Représenter sur DR1, l’allure du courant iD1(θ). (1pt)
- Calculer ID1moy et ID1eff. (2pts)
III-6. Représenter sur DR1, l’allure du courant secondaire iS(θ). (1pt)
III-7. Calculer la valeur efficace du courant iS(θ) et iP(θ). (2pts)
QUATRIEME PARTIE : SCHEMAS ET AUTOMATISMES (24pts)
IV-1 - Description
IV-2. Cycle de fonctionnement :
Si on appuie sur le bouton de départ cycle (dcy) quand les têtes d'usinages sont en position arrière, que
les vérins d'éjection et de serrage sont reculés et qu'une pièce est présente, le système serre la pièce. On effectue
alors simultanément les deux usinages.
 Le fraisage : la fraise avance en vitesse lente puis recule en vitesse rapide.
 Le lamage :
 Le grain d'alésage avance en vitesse lente.
 Une fois en fin de lamage on attend 1 seconde pour avoir un fond plat.
 Le retour s'effectue alors en vitesse rapide.
Après cela la pièce est desserrée puis éjectée par le vérin E.
Le GRAFCET de niveau 1ci-dessous illustre le fonctionnement du système.

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IV-3 - SPECIFICATIONS TECHNIQUES
IV-3 -1 Partie opérative
- Pour des raisons de simplicité, on ne tiendra pas compte du fonctionnement des moteurs de
broches d'usinages.
- Les vérins A, F et S sont des vérins double effet commandés par des distributeurs bistables.
- Le vérin E est un vérin double effet commandé par un distributeur monostable.
IV-3 -2 Partie commande
Les capteurs de contrôle des mouvements sont :
- a0 et a1 pour le vérin d'alésage.
- e0 et e1 pour le vérin d'éjection.
- f0 et f1 pour le vérin de fraisage.
- s0 et s1 pour le vérin de serrage.
Le capteur de présence pièce fonctionne comme suit :