energetique

COURS Energétique
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).
Pompe
Organes d’assemblage ramenés
dans le plan de coupe
Moteur électrique
Vérin
Bloc hydraulique
II. Diagramme de flux d’énergie :
Energie
mécanique
(de rotation)
Energie
électrique
Moteur
Energie
hydraulique
Bloc
hydraulique
Pompe
1
2
Energie
mécanique
(de translation)
Energie
hydraulique
Vérin
4
3
III. Notion de puissance :
La puissance définit le débit d’énergie.
III-1. Moteur électrique :
Energie
TRANSFORMER
L’ENERGIE
Energie
mécanique
(de rotation)
électrique
Moteur
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Puissance d’entrée :
P1e = U × I
Puissance électrique
Watt (W)
Intensité (A)
Tension (V)
Puissance de sortie :
P1s = C × ω
Puissance développée
par un couple
Watt (W)
Vitesse angulaire (rad/s)
Couple (N.m)
III-2. Pompe :
Energie
Energie
TRANSFORMER
L’ENERGIE
mécanique
(de rotation)
hydraulique
Pompe
Puissance d’entrée :
P2e = P1s = C × ω
Vitesse angulaire (rad/s)
Watt (W)
Couple (N.m)
Puissance de sortie :
P2s = Q × ∆p
Puissance hydraulique
Watt (W)
Pression (MPa)
Débit (m3/s)
III-3. Vérin :
Energie
TRANSFORMER
L’ENERGIE
hydraulique
Energie
mécanique
(de translation)
Vérin
Puissance d’entrée :
1 Pa = 1 N/m2
1 bar = 105 Pa
1 MPa = 106 Pa
1 bar = 10 N/cm2
3
3
0,001 m /s = 1 dm /s = 1 l/s = 1000 cm3/s
P4e = Q × ∆p
Watt (W)
Puissance de sortie :
Puissance développée
par une force
P4s = F × V
Watt (W)
Force (N)
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Vitesse linéaire (m/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) :
η=
Psortie
Prestituée
Putile
=
=
Pfournie
Pabsorbée
Pentrée
<1
Modélisation :
Pertes
Constituants de la
chaîne d’énergie
Pfournie = Pabsorbée = Pe
Ps = Prestituée = Putile
Ps = η × Pe
IV-2. Application au portail FAAC :
IV-2-1. Diagramme de flux d’énergie et de pertes :
P1e = U×I
Moteur
P1s = C×ω
= P2e
Pompe
1
P2s = Q×∆p
= P3e
2
P3s = Q’×∆p’
= P4e
Bloc
hydraulique
Vérin
ηbh
ηv
4
3
ηp
ηm
P4s = F×V
Pertes :
Pertes :
Pertes :
Pertes :
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
frottements
chaleur
P1s = ηm × P1e
fuites
frottements
chaleur
P2s = ηp × P2e
fuites
frottements
chaleur
P3s = ηbh × P3e
fuites
frottements
P4s = ηv × P4e
IV-2-2. Rendement global :
P4s = ηm × ηp × ηbh × ηv × P1e
ηglobal = ηm × ηp × ηbh × ηv
Rendement global du système
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