energetique

COURS Energétique
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ENERGETIQUE
Objectifs pédagogiques :
Pour un système, la quantification des flux énergétiques étant fournie :
• Tracer un diagramme de flux d’énergie,
• Calculer le rendement global de tout ou partie du système.
I. Support d’étude : Portail FAAC :
L’opérateur électro-hydraulique permet, à partir d’une source d’énergie
électrique, de manœuvrer un portail. Il se présente sous la forme d’un
groupe monobloc comprnant un moteur électrique monophasé à deux
sens de rotation, une pompe hydraulique à engrenage intérieur, et un
vérin dont la tige est liée par on extrémité au vantail à manœuvrer. Un
bloc hydraulique interposé entre la pompe et le vérin permet de gérer la
circulation des flux d’huile (alimentation du vérin, retour au réservoir).
II. Diagramme de flux d’énergie :
III. Notion de puissance :
La puissance définit le débit d’énergie.
III-1. Moteur électrique :
Moteur Vérin
Bloc
hydraulique
Pompe
1 2 3 4
Moteur électrique
Organes d’assemblage ramenés
dans le plan de coupe
Pompe
Bloc hydraulique
Vérin
Energie
électrique
Energie
mécanique
(de rotation)
Energie
hydraulique
Energie
hydraulique
Energie
mécanique
(de translation)
Energie
électrique
Energie
mécanique
(de rotation)
Moteur
TRANSFORMER
L’ENERGIE

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Puissance d’entrée :
Puissance de sortie :
III-2. Pompe :
Puissance d’entrée :
Puissance de sortie :
III-3. Vérin :
Puissance d’entrée :
Puissance de sortie :
P1e = U
×
××
×
I
Watt (W) Tension (V)
Intensité (A)
P1s = C
×
××
×
ω
ωω
ω
Watt (W) Couple (N.m)
Vitesse angulaire (rad/s)
Puissance développée
par un couple
Energie
mécanique
(de rotation)
Energie
hydraulique
Pompe
TRANSFORMER
L’ENERGIE
P2e = P1s = C
×
××
×
ω
ωω
ω
Watt (W) Couple (N.m)
Vitesse angulaire (rad/s)
P2s = Q
×
××
×
∆
∆∆
∆
p
Watt (W) Débit (m
3
/s)
Pression (MPa)
Puissance hydraulique
Puissance électrique
Energie
mécanique
(de translation)
Energie
hydraulique
Vérin
TRANSFORMER
L’ENERGIE
P4e = Q
×
××
×
∆
∆∆
∆
p
Watt (W)
Puissance développée
par une force P4s = F
×
××
×
V
Watt (W) Force (N)
Vitesse linéaire (m/s)
1 Pa = 1 N/m
2
1 bar = 10
5
Pa
1 MPa = 106 Pa 1 bar = 10 N/cm2
0,001 m3/s = 1 dm3/s = 1 l/s = 1000 cm3/s

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IV. Notion de rendement :
IV-1. Définition :
Le rendement d’une machine est égal au rapport de l’énergie restituée (puissance utile ou puissance en sortie)
sur l ‘énergie fournie ou reçue (puissance absorbée ou puissance en entrée) :
Modélisation :
IV-2. Application au portail FAAC :
IV-2-1. Diagramme de flux d’énergie et de pertes :
IV-2-2. Rendement global :
η
ηη
η = = = <
<<
< 1
Psortie
Pentrée
Putile
Pabsorbée
Prestituée
Pfournie
Moteur Vérin
Bloc
hydraulique
Pompe
1 2 3 4
Pertes
Constituants de la
chaîne d’énergie
Pfournie = Pabsorbée = Pe
Ps = Prestituée = Putile
Ps =
η
ηη
η
×
××
×
Pe
P1e = U
×
××
×
I
P1s = C
×
××
×
ω
ωω
ω
= P2e
P2s = Q
×
××
×
∆
∆∆
∆
p
= P3e
P3s = Q’
×
××
×
∆
∆∆
∆
p’
= P4e
P4s = F
×
××
×
V
η
ηη
η
m
η
ηη
η
p
η
ηη
η
v
η
ηη
η
bh
Pertes :
• frottements
• chaleur
P1s =
η
ηη
η
m ×
××
× P1e
Pertes :
• fuites
• frottements
• chaleur
P2s =
η
ηη
η
p ×
××
× P2e
Pertes :
• fuites
• frottements
• chaleur
P3s =
η
ηη
η
bh ×
××
× P3e
Pertes :
• fuites
• frottements
P4s =
η
ηη
η
v ×
××
× P4e
P4s =
η
ηη
η
m
×
××
×
η
ηη
η
p
×
××
×
η
ηη
η
bh
×
××
×
η
ηη
η
v
×
××
×
P1e
η
ηη
η
global =
η
ηη
η
m
×
××
×
η
ηη
η
p
×
××
×
η
ηη
η
bh
×
××
×
η
ηη
η
v
Rendement global du système