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T.P. N° 31 : Le Malaxeur Alimentaire
DÉROULEMENT DE LA SÉANCE
TITRE
ACTIVITÉS PROF
ACTIVITÉS ÉLÈVES
MOYEN
DURÉE
-
Fin du T.P. {3,5 heures}
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Tableau de comité de lecture
Date de lecture
14 février 2002
16 mai 2002
Lecteurs
CROCHET David
Observation
Première Version + Améliorations mineures
Ajout du dossier professeur
Remarques rédacteur
Date modifications
14 février 2002
16 mai 2002
Quote of my life :
Fournir ma contribution aux autres est ma philosophie.
Et la vôtre ?
Si vous avez lu ce T.P. et que vous avez des remarques à faire, n'hésiter pas et écrivez-moi à l'adresse suivante :
Ce dossier contient :
E-Mail :
Adresse Professionnel :
[email protected]
CROCHET David
Professeur de Génie électrique
 Un dossier élève (pages 4 à -)
Lycée Joliot CURIE
 Un dossier prof (pages - à - )
Place du Pigeon Blanc
 Un dossier ressource (page - à -)
02500 HIRSON
 Un transparent (page - )
(Adresse valable jusqu'au 30/06/2002)
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T.P. N° 31
Le Malaxeur Alimentaire
Niveau : T STI GET
Lieu : Atelier d'électrotechnique
Durée : 3,5
heures
Organisation : groupe ½ classe, travail binôme
LIAISON AU RÉFÉRENTIEL
B 2 CHAPITRE 2 : Système terminal de conversion de l'énergie électrique

PRÉ-REQUIS
Les élèves doivent être capables :
OBJECTIFS
Les élèves devront être capables de :
NIVEAU D'APPRENTISSAGE
-
Apprendre à (savoir intégré)
Apprendre à (savoir actif)
MÉTHODE
-
Active formative
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B 2 - ÉLECTROTECHNIQUE
S.T.I. - G.E.T.
MALAXEUR ALIMENTAIRE
DOSSIER PÉDAGOGIQUE
TP N° 31
Le Malaxeur Alimentaire
Objectif :
-
Matériel :
-
Documents :
-
Secteur : Atelier d'électrotechnique
Nom, Prénom :
Durée : 3,5 heures
Classe, Groupe :
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Le Malaxeur Alimentaire
1. Étude du circuit de commande
La mise en énergie du système malaxeur doit prendre en compte des sécurités et
des informations. Pour mettre en énergie le système, il faut fermer le disjoncteur
Q1 et alimenter la bobine à manque de courant Q1.
ATTENTION : Tout le long du TP, vous devez utiliser le dossier technique
simplifié pour lire le schéma électrique. Le schéma est organisé suivant des folios.
Les conducteurs sont souvent partagés entre au moins 2 folios, d'où la présence
de renvoi de folio qui sont indiqué au bout des flèches des conducteurs. Un renvoi
est composé de 2 nombres. Le premier nombre à 2 chiffres indique la colonne
d'où provient (ou va) ce renvoi ; le nombre à trois chiffres indique le numéro du
folio concerné (folio 001 étant à la page 5, folio 002 à la page 6, etc.)
1.1. D'après le dossier technique simplifié (page 4/14)de l'armoire, indiquer les
contacts qui doivent être fermés pour que la bobine de Q1 soit fermée.
1.2. D'après le dossier technique simplifié (page 4/14 et 7 /14), indiquer si KA 0 est
alimenté si aucun arrêt d'urgence n'est enclenché
1.3. D'où provient l'alimentation de la bobine de KA0 (page 6/14 et 7/14).
1.4. Donc pour pouvoir fermer le disjoncteur Q1, il faut mettre en route le système
A1 qui est un onduleur de secours, alimenter l'automate TSX 37, afin que le
contact Q 2.0 TSX soit fermé.
1.5. Procéder à la mise en route du système tel que vous l'avez décrit dans vos
réponses précédentes. Si au bout de 3 essais, le disjoncteur ne ferme pas,
appeler votre professeur et expliquer la démarche que vous avez suivi.
1.6. Étude de la mise en route du moteur de malaxage
1.6.1. D'après le dossier technique simplifié (page 7/14) indiquer ce que (on
doit faire pour alimenter le contacteur KM1
1.6.2. Qu'alimente le sectionneur porte fusible Q10 ?
1.6.3. Indiquer l'utilité du module de protection RC qui se trouve aux bornes de
la bobine KM1
1.6.4. Les contacts 95-96 et 95-98 de Q10 indique la fusion d'un des fusibles du
sectionneur porte fusible Q10. Indiquer ce que provoque ces contacts. (page
7/14 et 8/14)
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1.6.5. Le moteur de malaxage est alimenté par un modulateur d'énergie A 10
(page 6/14). Il est alimenté par l'onduleur qui fournit une tension entre T1
et T2 (page 6/14) de valeur efficace de 230 V. Sachant que le convertisseur
ne peut fournir une tension efficace supérieure à celle de son alimentation,
qu'elle sera la valeur efficace de la tension aux bornes de 2 phases du
moteur de malaxage.
1.6.6. Indiquer le couplage du moteur ci celui-ci est un moteur triphasé
230/400 V
1.6.7. En fonction du nombre de paires de pôles du moteur de malaxage, celuici tourne à 1500 tr.min-1 si on l'aliment avec une tension de fréquence égal
à 50 Hz. Cette vitesse de rotation est proportionnelle à la fréquence de la
tension d'alimentation. On peut donc la mettre sous la forme :
N = k.f
N : Vitesse de rotation du moteur
f : Fréquence de la tension d'alimentation
[tr.min-1]
[Hz]
Calculer la valeur de k et donner son unité.
1.6.8. Sachant que le moteur sera alimenté entre 1 et 10 Hz, indiquer les
vitesses minimale et maximale du moteur.
1.7. Moteur de trappe
1.7.1. D'après le schéma de puissance (page 6/14) indiquer le type de
démarrage effectuer par les contacteurs de puissance KM21 et KM22.
1.7.2. Dans le circuit de commande de ce moteur (colonne 17 à 28 du folio 004
page 8/14) on trouve des contacts KA2 et KA1. Indiquer de quels capteurs
proviennent ces informations.
1.7.3. Dans le catalogue constructeur Contrôle industriel du groupe Schneider,
indiquer d'après la référence XCM-A1102, indiquer :
- Le type de tête du capteur
- Le degré de protection du capteur (définit par son I.P.)
- La tension et le courant d'emploi en catégorie AC15
- L'endurance mécanique
1.7.4. Sachant que le capteur est actionné toutes les 5 minutes, que le système
fonctionne 16 heures par jour, 23 jours par mois et 11 mois dans l'année.
Indiquer au bout de combien de temps il serait souhaitable de modifier ce
capteur.
1.7.5. Le système risquant de devenir inutile au bout de 75 ans, risque t'on de
modifier ce capteur ?
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1.8. Détecteur de proximité inductif
1.8.1. La pale doit être positionnée à une certaine position pour pouvoir ouvrir
le couvercle. Pour cela, on utilise un détecteur de proximité inductif de
référence XS2M12MA230, indiquer, toujours d'après le catalogue :
- le type de technologie utilisé pour ce capteur (2, 3, 4 ou 5 fils)
- Les limites de tension d'alimentation mini et maxi
- La fréquence de commutation en alternatif
1.8.2. Vérifier si la fréquence de commutation du détecteur est compatible avec
la fréquence de rotation du moteur de malaxage. (1 commutation du
détecteur pour 1 tour du moteur)
1.9. Détecteur photoélectrique
1.9.1. Le détecteur photo électrique permet de savoir si la cuve du malaxeur est
pleine. Sa référence est : XUL-M06031, indiquer :
- La portée du faisceau lumineux
- Les limites de tension d'alimentation mini et maxi
- Le degré de protection (indiqué par L'I.P.).
1.10.
Convertisseur PT100 / Tension
1.10.1.
Pour mesurer la température, le système utilise une sonde PT100.
L'automate, pour connaître la température est ainsi effectuer un
asservissement de la température, doit recevoir cette information. Par
contre, le seul signal que l'on peut envoyer à l'automate est un signal 0–
10 V. Choisir le convertisseur PT100 / tension adapté d'après le catalogue
constructeur
2. Partie pratique
2.1. Étude du moteur malaxeur
2.1.1. Nous allons visualiser le courant absorbé par le moteur de malaxage. Ur
le pupitre automate, mettre en service le variateur malaxeur et placer le
commutateur sur la position 1.
2.1.2. Visualiser le courant absorber par le moteur (servez-vous de la boucle du
conducteur à la sortie du variateur)
2.1.3. Mesurer la période du signal et la fréquence de ce signal ainsi que la
valeur efficace du courant absorbé par le moteur.
2.1.4. Faites de même pour les autres positions du commutateur.
2.2. Étude du moteur du couvercle
2.2.1. Visualiser le courant absorbé par le moteur lors d'une montée ou d'une
descente.
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2.2.2. Mesurer la valeur efficace du courant de démarrage et la valeur efficace
du courant nominal du moteur
2.2.3. Calculer le rapport des deux valeurs efficace mesurer précédemment.
2.2.4. Mesurer le temps de montée et de descente du couvercle.
2.3. Étude du chauffage
2.3.1. Nous allons nous intéresser à la montée en température du malaxeur.
Indiquer la température donnée par la sonde du malaxeur et celle donnée
par le thermomètre. (La sonde doit être placée en dessous de la plaque du
malaxeur au plus près de la sonde, la sonde étant la tige métallique placé
du côté de l'évacuation de la cuve et dont un petit morceau est apparent
dans la cuve)
2.3.2. Régler les paramètres en appuyant sur la touche <F6> du système de
chauffage comme suis :
- Consigne = 35 °C
- Proportionnel = 50 %
N.B. : Pour modifier une valeur, déplacer la ligne avec l'aide des touches  ou  puis
taper la nouvelle valeur qu'il faudra valider par <ENT>
2.3.3. Relever, dans un tableau au brouillon, toutes les 10 secondes pendant 5
minutes la montée en température. Puis effectuer un graphique pour
présenter en courbe les relevées que vous avez effectué.
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B 2 - ÉLECTROTECHNIQUE
S.T.I. - G.E.T.
MALAXEUR ALIMENTAIRE
DOSSIER PROFESSEUR
TP N° 31
Le Malaxeur Alimentaire
Objectif :
-
Matériel :
-
Documents :
-
Secteur : Atelier d'électrotechnique
Nom, Prénom :
Durée : 3,5 heures
Classe, Groupe :
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Le Malaxeur Alimentaire
1. Étude du circuit de commande
La mise en énergie du système malaxeur doit prendre en compte des sécurités et
des informations. Pour mettre en énergie le système, il faut fermer le disjoncteur
Q1 et alimenter la bobine à manque de courant Q1.
ATTENTION : Tout le long du TP, vous devez utiliser le dossier technique
simplifié pour lire le schéma électrique. Le schéma est organisé suivant des folios.
Les conducteurs sont souvent partagés entre au moins 2 folios, d'où la présence
de renvoi de folio qui sont indiqué au bout des flèches des conducteurs. Un renvoi
est composé de 2 nombres. Le premier nombre à 2 chiffres indique la colonne
d'où provient (ou va) ce renvoi ; le nombre à trois chiffres indique le numéro du
folio concerné (folio 001 étant à la page 5, folio 002 à la page 6, etc.)
1.1. D'après le dossier technique simplifié (page 4/14)de l'armoire, indiquer les
contacts qui doivent être fermés pour que la bobine de Q1 soit fermée.
Le contact KA0 ou le bouton tournant doit être fermée, et le commutateur S10 doit être
fermée si le contact S0 est ouvert, et le thermostat de sécurité doit être fermée, et le
commutateur S11 fermée ou alors le contact S02 et S01, enfin le contact Q2.0 TXS doit
être fermée
1.2. D'après le dossier technique simplifié (page 4/14 et 7 /14), indiquer si KA0 est
alimenté si aucun arrêt d'urgence n'est enclenché
Si aucun arrêt d'urgence n'est enclenché, la bobine KA0 est alimentée
1.3. D'où provient l'alimentation de la bobine de KA0 (page 6/14 et 7/14).
L'alimentation de KA0 provient du transformateur T2, et l'alimentation du
transformateur T2 provient du système A1.
1.4. Donc pour pouvoir fermer le disjoncteur Q1, il faut mettre en route le système
A1 qui est un onduleur de secours, alimenter l'automate TSX 37, afin que le
contact Q 2.0 TSX soit fermé.
1.5. Procéder à la mise en route du système tel que vous l'avez décrit dans vos
réponses précédentes. Si au bout de 3 essais, le disjoncteur ne ferme pas,
appeler votre professeur et expliquer la démarche que vous avez suivi.
Problème possible : thermostat de sécurité enclenché [très rare], capteur des carters
de la P.O. déclenché [très rare], T2 non aliementé [relativement fréquent : la prise de
sortie de l'onduleur qui doit être utilisé est celle du milieu, très rare : l'onduleur n'est
pas mis en route, très rare : l'onduleur est déchargé], la porte est ouverte [très
fréquent, actionner le commutateur de sécurité de porte]
1.6. Étude de la mise en route du moteur de malaxage
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1.6.1. D'après le dossier technique simplifié (page 7/14) indiquer ce que (on
doit faire pour alimenter le contacteur KM1
Pas de fusible fondu dans Q10, KA0 alimenté, et appuie sur S12 le temps que le contact
A10 se ferme ( ½ seconde environ)
1.6.2. Qu'alimente le sectionneur porte fusible Q10 ?
A1, A10 et le moteur M1 (moteur malaxeur)
1.6.3. Indiquer l'utilité du module de protection RC qui se trouve aux bornes de
la bobine KM1
De griller le voyant H1 à cause des surtensions provoquées par l'ouverture de la
bobine KM1
1.6.4. Les contacts 95-96 et 95-98 de Q10 indique la fusion d'un des fusibles du
sectionneur porte fusible Q10. Indiquer ce que provoque ces contacts. (page
7/14 et 8/14)
Désalimentation de KM1 donc arrêt du moteur malaxeur et alimentation de KA11,
donc allumage de HA3 (voyant défaut)
1.6.5. Le moteur de malaxage est alimenté par un modulateur d'énergie A10
(page 6/14). Il est alimenté par l'onduleur qui fournit une tension entre T1
et T2 (page 6/14) de valeur efficace de 230 V. Sachant que le convertisseur
ne peut fournir une tension efficace supérieure à celle de son alimentation,
qu'elle sera la valeur efficace de la tension aux bornes de 2 phases du
moteur de malaxage.
Entre 2 phases, nous aurons 230 V maximum, donc nous avons un réseau 127/230 V
1.6.6. Indiquer le couplage du moteur ci celui-ci est un moteur triphasé
230/400 V
Vue que le moteur est alimenté par une tension entre phases de 230 V, que un
enroulement du moteur supporte 230 V, le moteur sera couplé en triangle
1.6.7. En fonction du nombre de paires de pôles du moteur de malaxage, celuici tourne à 1500 tr.min-1 si on l'aliment avec une tension de fréquence égal
à 50 Hz. Cette vitesse de rotation est proportionnelle à la fréquence de la
tension d'alimentation. On peut donc la mettre sous la forme :
N = k.f
N : Vitesse de rotation du moteur
f : Fréquence de la tension d'alimentation
[tr.min-1]
[Hz]
Calculer la valeur de k et donner son unité.
k=
N 1500

 30
f
50
k = 30 tr.min-1.Hz-1
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1.6.8. Sachant que le moteur sera alimenté entre 1 et 10 Hz, indiquer les
vitesses minimale et maximale du moteur.
À 1 Hz, le moteur tournera à 30 tr.min-1.
À 10 Hz, le moteur tournera à 300 tr.min-1.
1.7. Moteur de trappe
1.7.1. D'après le schéma de puissance (page 6/14) indiquer le type de
démarrage effectuer par les contacteurs de puissance KM21 et KM22.
Démarrage direct deux sens de marche
1.7.2. Dans le circuit de commande de ce moteur (colonne 17 à 28 du folio 004
page 8/14) on trouve des contacts KA2 et KA1. Indiquer de quels capteurs
proviennent ces informations.
L'information de KA2 provient du capteur fin de course FDCB et l'information de
KA1 provient du capteur fin de course FDCH
1.7.3. Dans le catalogue constructeur Contrôle industriel du groupe Schneider,
indiquer d'après la référence XCM-A1102, indiquer :
- Le type de tête du capteur
- Le degré de protection du capteur (définit par son I.P.)
- La tension et le courant d'emploi en catégorie AC15
- L'endurance mécanique
1.7.4. Sachant que le capteur est actionné toutes les 5 minutes, que le système
fonctionne 16 heures par jour, 23 jours par mois et 11 mois dans l'année.
Indiquer au bout de combien de temps il serait souhaitable de modifier ce
capteur.
1.7.5. Le système risquant de devenir inutile au bout de 75 ans, risque t'on de
modifier ce capteur ?
Non, il n'y aura nul besoin de modifier ce capteur
1.8. Détecteur de proximité inductif
1.8.1. La pale doit être positionnée à une certaine position pour pouvoir ouvrir
le couvercle. Pour cela, on utilise un détecteur de proximité inductif de
référence XS2M12MA230, indiquer, toujours d'après le catalogue :
- le type de technologie utilisé pour ce capteur (2, 3, 4 ou 5 fils)
- Les limites de tension d'alimentation mini et maxi
- La fréquence de commutation en alternatif
1.8.2. Vérifier si la fréquence de commutation du détecteur est compatible avec
la fréquence de rotation du moteur de malaxage. (1 commutation du
détecteur pour 1 tour du moteur)
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À la vitesse de rotation maximale du moteur, le capteur recevra 300 impulsions par
minutes soit 5 par seconde, ce qui correspond à une fréquence de commutation de 5
Hertz, ce qui est acceptable par le détecteur
1.9. Détecteur photoélectrique
1.9.1. Le détecteur photo électrique permet de savoir si la cuve du malaxeur est
pleine. Sa référence est : XUL-M06031, indiquer :
- La portée du faisceau lumineux
- Les limites de tension d'alimentation mini et maxi
- Le degré de protection (indiqué par L'I.P.).
1.10.
Convertisseur PT100 / Tension
1.10.1.
Pour mesurer la température, le système utilise une sonde PT100.
L'automate, pour connaître la température est ainsi effectuer un
asservissement de la température, doit recevoir cette information. Par
contre, le seul signal que l'on peut envoyer à l'automate est un signal 0–
10 V. Choisir le convertisseur PT100 / tension adapté d'après le catalogue
constructeur
2. Partie pratique
2.1. Étude du moteur malaxeur
2.1.1. Nous allons visualiser le courant absorbé par le moteur de malaxage. Ur
le pupitre automate, mettre en service le variateur malaxeur et placer le
commutateur sur la position 1.
2.1.2. Visualiser le courant absorber par le moteur (servez-vous de la boucle du
conducteur à la sortie du variateur)
2.1.3. Mesurer la période du signal et la fréquence de ce signal ainsi que la
valeur efficace du courant absorbé par le moteur.
2.1.4. Faites de même pour les autres positions du commutateur.
2.2. Étude du moteur du couvercle
2.2.1. Visualiser le courant absorbé par le moteur lors d'une montée ou d'une
descente.
2.2.2. Mesurer la valeur efficace du courant de démarrage et la valeur efficace
du courant nominal du moteur
2.2.3. Calculer le rapport des deux valeurs efficace mesurer précédemment.
2.2.4. Mesurer le temps de montée et de descente du couvercle.
2.3. Étude du chauffage
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2.3.1. Nous allons nous intéresser à la montée en température du malaxeur.
Indiquer la température donnée par la sonde du malaxeur et celle donnée
par le thermomètre. (La sonde doit être placée en dessous de la plaque du
malaxeur au plus près de la sonde, la sonde étant la tige métallique placé
du côté de l'évacuation de la cuve et dont un petit morceau est apparent
dans la cuve)
2.3.2. Régler les paramètres en appuyant sur la touche <F6> du système de
chauffage comme suis :
- Consigne = 35 °C
- Proportionnel = 50 %
N.B. : Pour modifier une valeur, déplacer la ligne avec l'aide des touches  ou  puis
taper la nouvelle valeur qu'il faudra valider par <ENT>
2.3.3. Relever, dans un tableau au brouillon, toutes les 10 secondes pendant 5
minutes la montée en température. Puis effectuer un graphique pour
présenter en courbe les relevées que vous avez effectué.
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