Choix de la batterie de condensateurs MERLIN GERIN

Fabrication de cacahuètes grillées : Eléments de correction
II Chauffage de l’huile
II.1 – Détermination de l’élément chauffant
Réponse question II.1.1
Détermination des pertes linéiques : document II.1.A
Receuil d’information :
- Diamètre de la tuyauterie = 3 pouces soit 88,9 mm
- Température de maintient (Tm) = 100 °C
- Température ambiante (Ta) = 20 °C
- Calorifuge : 50 mm de laine de roche
- Longueur théorique 20 m
- Tension simple U = 230 V , voir la partie basse tension réseau 3 x 400 V
Traitement
Le tableau 1 du document II.1.A nous donne par lecture directe ( 3 pouces calorifuge 50 mm )
la déperdition linéique pour de la laine de verre = 0,39 W/m.°C . Nous devons multiplier cette
valeur par un coefficient klaine de roche = 0,975. Nous en déduisons la déperdition linéique λ ;
0,39.(Tm-Ta).klaine de roche = 0,39.(100-20).0,975 = 30,42 W/m.
Déperdition linéique : λ = 30,42 W/m
Longueur équivalente de la canalisation : document II.1.A
Correction par rapport aux plans : Lthéorique x 1,02 = 20,4 m
Correction 2 vannes : 2 x 0,70 m = 1,40 m
Correction 10 supports méttalliques : 10 x ( 3x 0,0889) = 2,67 m
La longueur équivalente est la somme des longueurs ci dessus :
Léquivalente = 20,4 + 1,40 + 2,67 = 24,47 m
Longueur équivalente : Léquivalente = 24,5 m
Puissance théorique à installer :
Puissance théorique = Déperdition linéique x Longueur équivalente = 30,42 x 24,5 = 745,3 W
Puissance théorique : 745,3 W
Session 1994
1
Fabrication de cacahuètes grillées : Eléments de correction
Réponse question II.1.2
Choix du ruban : document II.1.B
Exploitation de la caractéristique Puissance linéique ruban = f ( température ).
Nous avons une température de maintient de 100°C et nous avons une déperdition linéique de
P = 30,42 W/m. Toutes les caractéristiques sont en dessous de ce point de fonctionnement, cela
signifie que la puissance théorique de 745,3 W sera ajustée par une longueur supérieure à la
longueur équivalente.
Nous choisissons le ruban le moins long, car le moins cher, soit le ruban de référence SRM 10-2.
Ce ruban fournit une puissance de P = 19 W/m pour 100°C. Cette puissance est corrigée pour
une tension de 230 V , soit un coefficient de 0,96. Pruban230V = 19 x 0,96 = 18,3 W/m
Pruban 230V = 18,3 W/m
Longueur du ruban :
Puissance théorique = Pruban230V x Lruban d’où Lruban = 745,3 / 18,3 = 40,7 m
Lruban = 40,7 m
II.2 - Modification du démarreur de la pompe P1
Réponse question II.2.1
Configuration du variateur : document II.2.D
Commutateur
Position
RET
M
STP
C
RAMP
longue
SC
1
Justification possible
Réarmement manuel ce qui permet une
Maîtrise de l’installation par l’opérateur
Ne connaissant pas l’inertie de l’ensemble
Arrêt en douceur, pas d’impératif au niveau
Du processus
Permet de détecter les fonctionnements à vide.
Désamorçage de la pompe
Schéma de mise en œuvre : document II.2.B
Voir page suivante (page 3 )
III – Grafcet fonctionnel du flux d’huile comestible
Réponse question III
Voir page 4
Session 1994
2
Q1
1/L1
3/L2
5/L3
M
3
2/T1
4/T2
6/T3
km1
Pompe P1
30kW - 58 A
ATS-23P
KM1
F2
F1
01
02
03
Session 1994
C
230
400
PE
T
F3
Sortie A PI
Nb cuve000
DOCUMENT REPONSE R2
A1
KM1
CFf
j
J P1
Auto / manu
28
27
q1
MP1
A P1
km1
L1
L2
L3
N
PE
Fabrication de cacahuètes grillées : Eléments de correction
3
Fabrication de cacahuètes grillées : Eléments de correction
DOCUMENT REPONSE R7
Macro étape M3
Réguler le niveau d'huile
Macro étape M5
Vidanger cuve 202 et friteuse
E3
E5
=1
31
=1
S
P3
51
pP3
32
OY4
52
OY6
53
P3
FY4
FY6
Nb cuve 202
OY3
C
OY4
56
57
Nh cuve 000
FY3
Nb cuve 202
FY2
58
fY3 . fY2
Session 1994
FY6
fY6
Nb cuve 202
OY2
P3
oY4
37
S3
R
55
oY2 + oY3
38
OY5
Nb cuve 000
35
C
OY6
54
fY4 . fY6
2 h / M4
P3 D = 30mn
oY6 . oY5
Nb cuve 000
R
DS
pP3
33
36
FY7
P1
fY7
oY4 . oY6
34
R
FY4
FY6
fY4 . fY6
S5
4
Fabrication de cacahuètes grillées : Eléments de correction
IV – Partie mécanique :
IV.1 Etude technologique du tapis de transport des cacahuètes
Réponse question IV.1.1
- Sens trigonométrique
Réponse question IV.1.2
- Tendeur de la chaîne 54 servant à assurer un engrènement correct
Réponse question IV.1.3
- Limiteur de couple : organe de sécurité évitant de détériorer le moteur en cas de surcharge ou
de blocage du tapis transporteur
- Compression de rondelles Belleville
Réponse question IV.1.4 – tension du tapis transporteur
- Coupe C-C
- La longueur de chaîne est constante , si la charge augmente, la flèche augmente et donc
l’axe monte.
- La tension augmente.
IV.2 – Détermination du réducteur
Réponse question IV.2.1
Qm = µc . l . e . vt . 3600
vt = Qm / ( µc . l . e . 3600) = 0,02137 m/s
Réponse question IV.2.2
ω8 = ω12 = vt / r13 = 0,4229 rad/s
Réponse question IV.2.3
ω21 = ω9 . ( Z9 / Z21 ) = 0,4727 rad/s soit 4,514 tr/mn
IV.3 – Détermination de la puissance et du couple moteur
Réponse question IV.3.1
Ec1 – Ec0 = 0,5 . ( Mc + Mt + Mi ).vt² = 0,29 J
ld =0,5 . at² = 0,011 m
Réponse question IV.3.2
Wp = -Mc.(2,8 / 7,3 ).g.ld.sin30° = 9,6 J
Wh = -|| Fh ||.ld = 4,2J
Wu = -13,8 J
Réponse question IV.3.3
Wu >> Ec1 – Ec0 les effets dynamiques sont négligeables
Réponse question IV.3.4 : Puissance de sortie du réducteur
Pu = -Mc.(2,8 / 7,3).g.vt.sin30° -|| Fh ||.vt = -27,2 W
Session 1994
5
Fabrication de cacahuètes grillées : Eléments de correction
nPr + Pu + Pf = 0 avec -|| Ff || . vt = -30,5 W
D’où : Pr = 64 W
Cr = Pr / ω21 = 135 Nm
V - Choix de la motorisation
V.1 – Choix du moteur d ‘entraînement de la friteuse
Réponse question V.1
Formulaire de recueil d’information : document IV.A , V.A , V.1.D
Puissance en sortie
Vitesse de sortie
Couple de sortie
Charge radiale
Charge axiale
Moment d’inertie à entraîner
Type de réducteur et position de montage
Degrés de protection
Température ambiante / altitude
Service
P = 0,55 kW
N = 4,5 tr / mn
Cr = 138 Nm
Réducteur engrenages cylindriques montage B3
IPmini = 515
30 °C / 200 m
S1 / 100 %ED ( vu le cycle de fonctionnement
du tapis de transport
< 1 démarrage par heure si aucun incident dans
la production normale
380 V / pas de frein mécanique / 50 Hz
Néant
Cadence de démarrage
Tension de service
Couple de freinage
Choix du moteur : rédaction du bon de commande
Tableau de choix : document V.1.A à document V.1.F
Critère de choix
Valeur cahier des charges
Document constructeur
Décision commentaires
Document V.1.B
Deux valeurs de fB
possible : 2,25 ou 1,8
R92R62 DT80K4
Pu
nsortie
0,55 kW
4,5 tr / mn
0,55 kW
4,5 tr / mn
fB
1,75
1,8
Bon de commande :
Référence
R92R62
Quantité
1
DT80K4
1
Session 1994
Caractéristiques
Deux réducteurs jumelés à engrenages cylindriques à
exécution à pattes
Moteur asynchrone à cage
6
Fabrication de cacahuètes grillées : Eléments de correction
V.2 - Choix du variateur de vitesse associé au moteur M3 : documents V.2.A et V.2.B
Réponse question V.2
Tableau de choix : documents V.2.A et V.2.B
Critères de choix
Valeur cahier des charges
Doc constructeur variateur
Puissance sur arbre Pu
Courant de sortie
variateur
0,55 kW
In moteur = 1,75 A
0,75 A
2,8 A
Tension secteur
Fréquence
IP
3 x 400 V
50 Hz
Matériel en armoire
400 V + ou – 10 %
50 / 60 Hz
IP 00
Température ambiante
30 °C
-10 °C / + 40 °C
Décision commentaires
VLT type 3002
Attention à la
protection thermique
du moteur
Attention indiquer les
parties sous tension
conforme
Bon de commande
Référence
175 H 7238
175 H 7037
Quantité
1
1
Caractéristiques
VLT type 3002 IP 00 sans freinage sur résistances
Filtre de protection RFI
VI - Mise en énergie de l’installation
VI.1 - Alimentation HTA de l’usine
Réponse question VI.1.1
Appellation complète de chaque cellule : documents VI.1.A à VI.1.E
L’appellation complète nécessite :
# L’intensité assignée de l’appareil ;
L’intensité maximale débitée sera la somme (vectorielle )des courants nominaux de T1 et de T2
I = ST1 +T2 / (√3 . U) = 1030 kVA / (√3 . 20kV) = 29,7 A
Nous pouvons choisir une intensité assignée de 400 A
# La tension assignée ;
La tension de service est de 20 kV d’où la tension assignée de 24 kV
# Le courant de courte durée admissible ou Icc ;
Icc = Scc / (√3 . U)
= 250 MVA / (√3 . 20kV) = 7,2 kA
Le courant de courte durée admissible sera de 12,5 kA valeur immédiatement supérieure à 7,2 kA
Session 1994
7
Fabrication de cacahuètes grillées : Eléments de correction
Tableau de choix
Fonction à remplir par la cellule
Raccordement au réseau
Comptage HTA avec transformateur de potentiel
Protection générale avec disjoncteur
Protection départ transformateur T1
Protection départ transformateur T2
Appellation complète de la cellule
DDM 400 – 24 – 12,5
CM 400 – 24 – 12,5
DM2 400 – 24 – 12,5
QM 400 – 24 – 12,5
QM 400 – 24 –12,5
Choix du fusible de protection pour le transformateur T1 : documents VI.1.F et VI.1.G
Nous appliquons la méthode de choix proposée par le constructeur.
Détermination de IB31,5A = I (0,1 s)31,5A / 14 = 310 / 14 = 22 A
Détermination de IA31,5A ≥ I331,5A x Ucc = 142 ( caractéristiques fusible ) x 0,04 = 5,7 A
Le courant nominal du transformateur doit être compris entre IA et IB .
Calcul du courant nominal du transformateur T1 :
IT1 = S / (√3 . U) = 630 kVA / (√3 . 20kV) = 18,2 A valeur comprise entre IA et IB
Fusible T1 = 31,5 A
Choix du fusible de protection pour le transformateur T2 : documents VI.1.F et VI.1.G
Même raisonnement que précédemment. La puissance étant plus petite, nous pouvons essayer le
calcul de IB16A = I (0,1 s)16A / 14 = 160 / 14 = 11,5 A
Détermination de IA16A ≥ I316A x Ucc = 72 ( caractéristiques fusible ) x 0,04 = 2,9 A
Calcul du courant nominal du transformateur T2 :
IT2 = S / (√3 . U) = 400 kVA / (√3 . 20kV) = 11,5 A valeur trop proche de IB.
Nous devons passer à la valeur supérieure de fusible soit 31,5 A
Fusible T2 = 31,5 A
Réponse question VI.1.2
Schéma unifilaire HTA page 10
Session 1994
8
Fabrication de cacahuètes grillées : Eléments de correction
VI.2 – Compensation de l’énergie réactive
Réponse question VI.2.1
Détermination de la puissance réactive de la batterie de condensateurs :
Nous avons Q1 = P . tgϕnon compensé et Q2 = P tgϕcompensé , la puissance réactive de la batterie de
condensateurs sera donc : QC = Q1 - Q2 d’où :
QC = P . (tgϕnon compensé - tgϕcompensé )
QC = ( U . I . √3 . cosϕnon compensé ) . ( tgϕnon compensé - tgϕcompensé )
QC = 400 . 790 . √3 . 0,8 . ( tg(arcos0,8) – 0,4 ) = 153,2 kVAR
QC = 153,2 kVAR
Choix de la batterie de condensateurs : document VI.2.A à VI.2.D
Voir document réponse R6 rempli à la page 11
Détermination de la section minimale du câble d’alimentation et le calibre du disjoncteur
de protection : document VI.2.E et VI.2.F
Lecture directe du tableau document VI.2.E concernant les câbles ;
Pour une batterie de condensateurs de 180 kVAR sous 400 V ,
la section minimale de câble est de 120mm².
Lecture directe du tableau concernant les disjoncteurs ;
Icc au niveau du transformateur T1 ( 630kVA ) = 22 kA , nous pouvons choisir un
disjoncteur C 401N ( pdc = 35 kA ) avec un déclencheur D400.
Section minimale du câble : 120mm²
Disjoncteur C 401N avec déclencheur D400
Réponse question VI.2.2
Avantage de la compensation d’énergie réactive :
# Puissance disponible au niveau du transformateur augmentée
# Pertes en ligne réduites ainsi que la chute de tension. Influence sur le choix de l’appareillage
( gain d’un calibre de l’appareil )
# Disparition de pénalités tarifaires
# Diminution du courant efficace
Session 1994
9
Session 1994
Arrivé e EDF
DDM
Raccorde me nt au ré s e au
I
DM2
Prote ction gé né rale
Table au de
comptage d'é ne rgie
U
CM
Comptage
630 kVA
20kV / 410V
T1
QM
400 k VA
20k V / 410V
T2
QM
Prote ction trans formate urs
Fabrication de cacahuètes grillées : Eléments de correction
DOCUMENT REPONSE R5
10
Fabrication de cacahuètes grillées : Eléments de correction
Document réponse R6
Client
Référence de l’affaire
affaire
date
Choix de la batterie de condensateurs MERLIN GERIN
Méthode à partir de la facture d’électricité
Méthode à partir des données électriques
1 Déterminer la puissance réactive de la
batterie Qc
1 Déterminer la puissance réactive de la
batterie Qc
a-
kVARh facturés =
kVARh
b-
durée de fonctionnement
pendant ce mois =
h
c-
Qc = R / t =
kW = 438
tgϕ1 = 0,75
tgϕ2 = 0,4
kVAR
Qc =
Qc = 155
kVAR
2 Déterminer le type de compensation ( fixe ou automatique )
a-
puissance apparente du transformateur Sn =
b-
faire le rapport Qc / Sn =
kVA
%
type de compensation
Automatique
3 Déterminer la gamme de la batterie ( standard, gamme H, SAH )
a-
puissance apparente des générateurs d’harmoniques Gh =
b-
faire le rapport Gh / Sn =
kVA
155 / 630 = 25 %
gamme
Standard
4 Choisir le produit
( selon le tableau de choix )
produit
ou
ou
Secomat en armoire
Rectimat H
Rectimat V
5 Choisir la référence
utiliser le tableau de gamme des condensateurs au verso
du guide ou le catalogue MERLIN GERIN et choisir la
batterie dont la valeur est la plus proche de la valeur Qc
QC = 180 kVAR
calculée en 1
Session 1994
référence 51342
ou 51438 ou 51384
11