Baccalauréat Professionnel - Sn-Bretagne

Baccalauréat Professionnel
SYSTÈMES ÉLECTRONIQUES NUMÉRIQUES
Champ professionnel : Electrodomestique
SOUS - EPREUVE E12
TRAVAUX PRATIQUES SCIENTIFIQUES
SUR SYSTÈME
Durée 3 heures – coefficient 2
Notes à l’attention du candidat :




vous devrez répondre directement sur les documents du sujet dans les espaces prévus ;
vous devrez rendre l’intégralité du sujet à l’issue de l’épreuve ;
vous ne devez pas noter vos nom et prénom sur ce dossier ;
vous devrez rendre ce dossier dans une copie d’examen anonymée que vous complèterez.
La clarté des raisonnements et la qualité de la rédaction interviendront dans l’appréciation des
copies.
L’usage de la calculatrice alphanumérique ou écran graphique est autorisé à condition que leur
fonctionnement soit autonome (circulaire n°99-186 du 1999.
Session 2008
Sous-épreuve E 12
Bac professionnel SYSTEMES ELECTRONIQUES NUMERIQUES
Champ professionnel : électrodomestique
Durée : 3 heures
SUJET : Lave linge
Coefficient 2
L’ensemble de cette épreuve se déroule dans les conditions de travail
pour un technicien habilitable B1/B1V
HABILITATION B1 / B1V
B1 travaux électriques sans tension sur un appareil séparé du réseau
- déconnecter et reconnecter des composants électriques
- placer des appareils de mesures
B1V au voisinage de la tension appareil ouvert sous tension :
Faire des mesures ou essais avec les précautions d’usage :
-soit porter les EPI (équipements de protection individuels)
-soit se tenir à distance des pièces nues sous tension D>30cm
Lorsque les capots de protection d’un appareil sont ouverts, vous devez
demander l’autorisation de brancher ou séparer du réseau cet appareil,
demander l’autorisation et recevoir l’ordre de le faire.
Dans tous les cas :
Veiller à la sécurité des personnes :
- respecter une Zone de sécurité autour de l’appareil (chacun son poste )
- observer votre appareil avant d’agir ( vérifier le branchement )
- connaître et utiliser les sécurités ( EPI, Coup de poing )
- avoir un comportement correct ( pas de gestes brusques)
Sous-tension, il est interdit de :
déconnecter ou reconnecter un composant électrique qui modifierait
fonctionnement de l’appareil
Le lave linge sera préparé par l’examinateur.
Il sera ouvert.
Des connexions adaptées au branchement des appareils de mesure seront réalisées.
PROBLEME POSE
À la suite d’un dépannage sur un lave-linge de marque BRANDT, châssis MALICE , le technicien vous
demande de contrôler certaines caractéristiques du système de mise en rotation du tambour et de
s’assurer de la conformité du moteur d’entraînement du tambour du lave-linge ; de l’alimentation moteur
par le triac et de la conformité de la vitesse maxi d’essorage par rapport aux données annoncées sur le
bandeau de l’appareil.
Ceci va conduire à étudier :
- les fréquences de rotation du tambour et du moteur, vérifier qu’elles correspondent au rapport
de réduction du système d’entraînement,
- le câblage des enroulements du moteur
- la tension générée par la dynamo tachymétrique du moteur en fonction de la vitesse
- la forme de la tension envoyée par la carte au moteur
Matériel :
-
un lave-linge à essorage variable type BRANDT châssis Malice
ou équivalent faces latérales démontées (maxi de 1000 à 1200t/min).
sa documentation technique
un multimètre
un compte-tours (tachymètre)
un oscilloscope avec sonde d’isolation atténuatrice si besoin
EPI
TRAVAIL A REALISER
1. MESURE DU RAPPORT DE RÉDUCTION DU SYSTÈME D’ENTRAÎNEMENT DU TAMBOUR
11. Principe :
Le système d’entraînement du tambour par le moteur est constitué par l’axe du moteur P1 de diamètre D1 et par
la poulie P2 de diamètre D2 solidaire du tambour, sur lesquels passe la courroie C (voir figure 1).
figure 1 :
P2
C
P1
Le moteur tourne à la fréquence de rotation N1 ; supposons la courroie inextensible et se déplaçant au contact
des poulies P1 et P2 sans glisser, le tambour est entraîné à la fréquence de rotation N2 =
N1
, où K est le
K
rapport de réduction du système.
Le rapport de réduction du système est le nombre sans unité K = Error! .
12. Matériel :
o
o
o
un réglet
un pied à coulisse
un tachymètre
13. Mesure du rapport de réduction :
Le lave-linge n’est pas sous tension ; il est à l’arrêt.
À l’aide du réglet, mesurer au mm près le diamètre D2 de la poulie solidaire du tambour ; reporter le résultat de
la mesure dans le tableau ci-dessous.
À l’aide du pied à coulisse, mesurer à 10-1 mm près le diamètre D1 de l’axe du moteur ; reporter le résultat de la
mesure dans le tableau ci-dessous.
D1
D2
Calculer le rapport de réduction K du système ; vous exprimerez le résultat avec 3 chiffres significatifs :
……………………………………………………………………………………………………………………
14. Exploitation
Lorsque le lave-linge essore à sa vitesse maximale, le tambour tourne avec une fréquence de rotation N2 = 1100
tr/min.
a) Calculer la valeur de la fréquence de rotation N1 du moteur correspondante ; la convertir en tr/s :
.………………………………………………………………………………………………………………….
.………………………………………………………………………………………………………………….
b) Calculer sa vitesse angulaire 1 :
.…………………………………………………………………………………………………………………
c) En déduire la vitesse v linéaire de la courroie C :
.………………………………………………………………………………………………………………………
.………………………………………………………………………………………………………………………
On rappelle les relations suivantes :
 = 2N
et
v = R
15. Vérification expérimentale :
Mettre le lave-linge sous tension ; placer le sur le programme essorage ; régler la vitesse à 1100 tr/min. Mettre
en marche.
A
Appel examinateur.
Quand la vitesse d’essorage finale est stabilisée, mesurer devant l’examinateur, à l’aide du tachymètre, la
fréquence de rotation N1 du moteur, puis la fréquence de rotation N2 du tambour ; reporter les résultats des
mesures dans le tableau ci-dessous.
Stopper le cycle, annuler le programme et éteindre le lave-linge.
N1
N2
Les résultats de mesures sont-ils conformes aux calculs effectués précédemment
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
2. CONFORMITE DU MOTEUR D’ENTRAINEMENT DU TAMBOUR DU LAVE-LINGE.
2.1 Conditions de sécurité hors –tension
Quelle est la condition pour assurer la sécurité des personnes pendant les manipulations hors-tension ?
………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………….
2.2 Câblage et vérification des enroulements moteur par rapport aux données techniques du constructeur.
2.2.1 Identifier le type de bornier moteur utilisé sur la machine en entourant le bon schéma :
  
1 2 3
2.2.2

4
1


2
  
5 6 7
1

Compléter la colonne « valeurs constructeur » du tableau ci-dessous.
Nom de l’enroulement mesuré
N° des Bornes
3


4
3
Valeurs
constructeur
5


6
Valeurs mesurées
Rotor
Stator
Dynamo Tachymétrique
Mesurer les résistances des enroulements, identifier les trois enroulements et compléter le tableau ci-dessus.
A
Appel examinateur pour vérifier les résultats et distinguer rotor et stator si besoin.
Conclusion : le moteur est-il conforme ? justifier la réponse
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
2.3 Vérification du fonctionnement de la dynamo tachymétrique
Objectif : On désire vérifier le bon fonctionnement de la dynamo tachymétrique. Pour cela on mesure la
tension à ses bornes, lave-linge hors tension.
2.3.1 Brancher le voltmètre aux bornes de la dynamo :
Sur le voltmètre doit-on sélectionner la position « continu » ou « alternatif » ? …………………………
Justifier la réponse : ……………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………….
Faire vérifier le montage avant de continuer
A
2.3.2
-
Variation de la tension aux bornes de la dynamo tachymétrique
Faire tourner manuellement la poulie tambour, ce qui entraîne le moteur et la dynamo.
Observer la variation de la tension aux bornes de la dynamo tachymétrique.
Ecrire ci-dessous ce que vous observez.
………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………….
Que pouvez-vous conclure sur le fonctionnement de la dynamo tachymétrique ?
………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………….
3. MESURE ET ETUDE DE LA TENSION DELIVREE PAR AL DYNAMM TACHYMETRIQUE
EN FONCTION DE LA VITESSE DE ROTATION DU TMBOUR DU LAVE-LINGE.
Objectif : On désire déterminer le lien entre la tension aux bornes de la dynamo tachymétrique et la vitesse de
rotation du lave-linge en fonctionnement.
Pour cela on mesure la tension à ses bornes, lave-Linge sous-tension et on mesure la vitesse de rotation à l’aide
d’un tachymètre (à positionner au centre de l’axe du tambour).
3.1 Consignes de Sécurité
Décrire les conditions pour assurer la sécurité des personnes pendant cette manipulation
…………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………….
3.2 Mesures
-
Relier un multimètre sur le moteur ou sur la carte de puissance, aux bornes du connecteur venant de la dynamo
tachymétrique.
Faire vérifier le montage avant de continuer
A
-
Préparer le tachymètre (calibre tour/min).
Choisir la vitesse d’essorage et mettre le lave-linge en fonction « Essorage ».
Relever la tension et la vitesse pour deux paliers de vitesse stabilisée.
Relevé de deux points pour un essorage à 400tr/min
Compléter le tableau suivant pendant un essorage à 400 tr/min (noter les unités)
Rotation basse vitesse
(environ 100 tr/min)
Vitesse finale au bout
d’environ 2 minutes
Valeur mesurée de la vitesse
avec le tachymètre
Valeur de la tension mesurée
lue au voltmètre
Relevé de deux points pour un essorage à 800tr/min
Compléter le tableau suivant pendant un essorage à 800 tr/min (noter les unités)
Rotation basse vitesse
(environ 100 tr/min)
Vitesse finale au bout
d’environ 2 minutes
Valeur mesurée de la vitesse
avec le tachymètre
Valeur de la tension mesurée
lue au voltmètre
Relevé de deux points pour un essorage à vitesse maximum. (Commutation statorique)
Compléter le tableau suivant pendant un essorage à la vitesse maximum (noter les unités)
Rotation basse vitesse
(environ 100 tr/min)
Vitesse finale au bout
d’environ 2 minutes
Valeur mesurée de la vitesse
avec le tachymètre
Valeur de la tension mesurée
lue au voltmètre
3.3 Observation :
Les vitesses mesurées sont-elles conformes aux vitesses de rotation d’essorage indiquées sur le bandeau ? Justifier.
………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………….
3.4 Etude de la courbe de la tension délivrée en fonction de la vitesse du tambour.
Sur le graphique ci-dessous, reporter les points mesurés (choisir une échelle adaptée).
Tracer la courbe correspondant à la répartition de ces points
Tension Ug générée par la dynamo tachymétrique
(indiquer l’unité et l’échelle)
Vitesse N du tambour
(Indiquer l’unité et l’échelle)
Conclusion :
Quelle est la forme de la courbe obtenue ? ……………………………………………...............................................
Que peut-on alors dire de tension Ug par rapport à la vitesse N du tambour ?
…………………………………………………………………………………………………………………………
Déterminer le coefficient directeur de la droite.
…………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………….
4. ETUDE DE LA TENSION ENVOYEE PAR LA CARTE AU MOTEUR DU TAMBOUR DU LAVELINGE.
Objectif : On désire vérifier la tension envoyée au moteur et le fonctionnement du TRIAC.
Pour cela on observe la tension aux bornes du moteur à l’aide d’un oscilloscope, pendant le fonctionnement en
essorage du lave-linge.
4.1 Mesures
-
Relier un voltmètre aux bornes du moteur (déjà préparées par l’examinateur) pour mesurer la tension aux
bornes du ROTOR et le STATOR en série.
-
Noter les N° des bornes utilisées : …………………………………………
-
Relier la sonde atténuatrice sur la voie A de l’oscilloscope et l’autre extrémité sur les bornes du voltmètre
Faire vérifier le montage avant de continuer.
A
- Mettre l’oscilloscope sous tension
- Configurer la vitesse d’essorage à 800 tr/min et mettre le lave-linge en fonction essorage.
Lorsque la vitesse est stabilisée à 800 tour/min :
Régler l’oscilloscope pour obtenir un oscillogramme correspondant au signal aux bornes du moteur.
Régler pour afficher au moins deux périodes sur l’écran de l’oscilloscope.
Faire vérifier le signal mesuré.
A
La tension mesurée doit être celle aux bornes du moteur avec le ROTOR et le STATOR en série
L’examinateur doit vérifier que le signal obtenu est bien celui demandé, sinon faire changer les bornes
Remarque : même avec la documentation, le choix des bornes n’est pas aisé.
La valeur de la vitesse est donnée à titre indicatif.
Tracer avec soin le signal observé
(Il représente Umoteur)
Noter les sensibilités réglées:
Horizontalement : ……..……/ division
Verticalement :
..…………/ division
4.2 Etude du signal
Ce signal Umoteur délivré par la carte est une tension alternative découpée par le triac en fonction de la régulation
de vitesse du moteur.
Surligner en vert les parties de la courbe correspondant aux intervalles de temps où le TRIAC est PASSANT.
Surligner en rouge les parties de la courbe correspondant aux intervalles de temps où le TRIAC est BLOQUE
Déduire du tracé de la courbe :
La valeur du temps PASSANT sur une alternance : tpassant = …………………..
(expliquer vos calculs)
………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………….
La valeur du temps BLOQUE sur une alternance : tbloqué = …………………………….
(expliquer vos calculs)
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
Conclusion . Expliquer pourquoi le TRIAC permet de modifier la vitesse du moteur.
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………….
4.3 Etude de la tension alternative d’alimentation du moteur u(t).
Retracer le signal observé
à l’identique de l’oscillogramme précèdent.
Noter les sensibilités réglées:
Horizontalement :
…..………/ division
Verticalement :
..…………/ division
Dessiner sur l’oscillogramme avec une autre couleur la tension sinusoïdale d’origine u(t) lorsqu’elle n’est pas
découpée par le TRIAC.
Déduire de ce tracé la période T de cette tension u(t) :
(expliquer vos calculs)
…………………………………………………………………
………………………………………………………………….
Calculer la fréquence f :
…………………………………………………………………
T=
f=
Déterminer à partir du tracé la valeur maximum Umax de la tension d’origine
(expliquer vos calculs)
…………………………………………………………………
………………………………………………………………….
Umax =
Calculer la tension efficace U de la tension d’origine :
…………………………………………………………………
U=
Conclusion :
Les caractéristiques de cette tension correspondent-elles à celle fournie par EDF ?
Justifier votre réponse :
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………
ANNEXE
…………………………………………………………………………………………………………