HYDROPULSEUR

Problématique du TP :
Centre d'intérêt :
CI-7 : Chaîne d'énergie
Le moteur fonctionne-t-il
dans sa zone de rendement
optimal ?
C
or
rig
é
HYDROPULSEUR
Ressources nécessaires :
Un tachymètre
Un voltmètre
Un ampèremètre
Une alimentation stabilisée de 28V
Un système hydropulseur didactisé
La maquette hydropulseur
Nom:
Année 2004/2005
Classe :
Le :
Sciences de
l'Ingénieur
HYDROPULS_3
Lycée Théodore DECK TP n°:
2 heures
68500 GUEBWILLER Durée :
Académie de Strasbourg
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Chaîne d'énergie - DOSSIER PEDAGOGIQUE
Chaîne d'énergie
Le moteur fonctionne-t-il dans sa zone de rendement optimal ?
Connaissances nouvelles
Prérequis
• Cours sur les moteurs (CI-3)
• Cours relatif à la gestion de l'énergie (ci-7)
Durée : 2 heures
• Détermination du rendement et des caractéristiques d'un moteur
C
or
rig
é
Remarque préliminaire : Il est indispensable de faire les mesures très rapidement lorsque
l'hydropulseur fonctionne sans eau.
I/ Etude des caractéristiques du moteur
I.1/ Branchez la maquette de mesure sur l'hydropulseur (pompe+moteur) de sorte que la
maquette est alimentée sous 28V et que vous puissiez relever la tension aux bornes du moteur
et le courant consommé. Faire vérifier le montage par le professeur.
I.2/ Remplir le réservoir d'eau et relever pour une dizaine de valeurs, la tension du moteur, le
courant absorbé et la vitesse de rotation (attention vous relevez la vitesse d'une roue du réducteur et non du moteur. Il faudra par la suite appliquer le coefficient de réduction pour trouver
la vitesse moteur)
I.3/ Faire de même lorsque le réservoir est vide.
I.4/ A partir des résultats de mesure rotor bloqué, calculer la résistance interne du moteur.
Justifiez votre calcul.
Ω
R=4,6Ω
I.5/ Lancer le tableur et dans deux feuilles de calcul différentes, saisir les résultats des mesures.
I.6/ Dans chacun des tableaux, calculez pour chaque mesure, la vitesse de rotation du moteur
en rd/s, la force électromotrice E le coefficient k.
I.7/ Que peut-on dire de la valeur de k. Quelle valeur faut-il retenir pour les calculs?
I.8/ Calculez à présent, pour chaque mesure, la valeur du couple, la puissance utile, la puissance absorbée et le rendement.
I.9/ Tracer avec le tableur les courbes de couple et de rendement
II/ Etude des pertes
II.1/ En observant la courbe du dossier ressource, justifier l'allure de la courbe de rendement à
vide.
II.2/ Déduire des données les pertes constantes lorsque le moteur tourne à 800tr/mn 1,4W
II.3/ Comparer les rendements lorsque le réservoir contient de l'eau ou non. Justifiez
Lorsque le couple résistant augmente, le rendement baisse(pertes joules et frottements augmentent
II.4/ A tension maximale, quel est le surplus de puissance utile et absorbé nécessaire en situaPabs=2.39W
tion de pompage d'eau et sans pompage d'eau. Pu=1,6W
II.5/ Après examen des courbes de rendement, déterminez la vitesse de rotation optimale pour
cet hydropulseur Le rendement est quasi constant avec une légère amélioration à 66rd/s
II.6/ En guise de synthèse répondre à la question posée par la problématique
Avec un rendement supérieur à 70% on peut dire que le moteur fonctionne dans la bonne zone
HYDROPULSEUR BRAUN
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Dossier pédagogique
DOCUMENT RESSOURCE N°1
Mesures rotor bloqué
Umoteur=12V
Iabs=2,6A
Mesures à vides
Courbe de rendement
Unominal = 12V
N=1000tr/mn
Iabs=150mA
η=92%
Rendement(%)
91
87
82
77
73
68
63
59
W
(rd
/s
)
C
or
rig
é
92,5
92,0
91,5
91,0
90,5
90,0
89,5
89,0
88,5
88,0
Diagramme FAST
Fs1 : Contrôler
l’energie
électrique du
moteur
FT1 : Générer un
signal MLI
Ft11 : Générer un
signal astable
Amplificateur
opérationnel
Ft12 : Fournir une
tension de
référence
Diode zener,
Potentiomètre
Ft13 :
Comparaison
Amplificateur
opérationnel
Ft14 : Mesurer le
courant circulant
dans le moteur
Résistance
Ft2 : adapter en
puissance
Fs2 : Convertir
l’énergie
électrique en
énergie
Transistor
Moteur à courant
continu
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FICHE DESCRIPTIVE DU TP N° HYDROPULS_3
CENTRE D'INTERET :
Problématique du TP :
Filière :
Chaîne d'énergie
Le moteur fonctionne-t-il dans sa zone
de rendement optimal ?
Niveau :
BRAUN
Concepteurs du TP :
S, Sciences de l'Ingénieur
TS-SI
Lycée Théodore DECK
GUEBWILLER
Lycée :
Type d'activités mis en oeuvre par le TP
Approche système
Mise en oeuvre du système
Analyse fonctionnelle et structurelle
X
Vérification des performances
X Etude des solutions techniques
DONNÉES PÉDAGOGIQUES
Objectif(s) pédagogique(s)
intermédiaire(s) visé(s) :
Compétence(s) terminale(s)
issue(s) du programme officiel :
Déterminer les caractéristiques d'un moteur
X
Analyser ces caractéristiques
X
-déterminer les grandeurs énergétiques des éléments
fonctionnelsde la chaîne d'énergie
1
1
1
Connaissance(s)
associée(s) :
Pré requis
Savoir
Savoir-faire
ÍNombre d'étapes pour
acquérir la compétence:
ÐNiveau d'acquisition des
connaissances associées:
1
1
2
3
4
X
X
Caractéristique couple-vitesse
Point de fonctionnement
•Moteur à courant continu •Gestion des énergies
•Utilisation du matériel de mesure
2 heures
Conditions de Durée du TP
réalisation
Durée de préparation préalable
Critères et modalités
d’évaluation liés aux
objectifs pédagogiques :
Objectifs visés en termes
-d'apprentissage : X
-d'évaluation : O
Nombre d'élèves : 2 gr Degré d'autonomie
Durée de la synthèse
Autonome avec aide prof
1 heure
Formatif
DONNÉES TECHNIQUES
Support utilisé (système
ou sous-système)
Documents du dossier
technique à utiliser :
Environnement matériel et
logiciel nécessaire :
HYDROPULSEUR BRAUN
•Résultats de mesure
•Tachymètre
•Deux multimètres et une alimentation
Maquette
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