unite de fabrication de parpaings

UNITE DE FABRICATION DE
PARPAINGS
DOSSIER CORRIGE
-CHAPITRE I : DISTRIBUTION DE L'ENERGIE ELECTRIQUE
-Sujet (documents à compléter).................................Page 1 à 7
-CHAPITRE II : ECLAIRAGE DE L'ATELIER DE FABRICATION
-Sujet (documents à compléter)...................................Page 8 à 11
-CHAPITRE III : MOTORISATION ET AUTOMATISME DE L'ASCENSEUR
-Sujet (documents à compléter)...................................Page 12 à 15
-BAREME DE CORRECTION...................................dernière page du dossier
POLYNESIE – ANTILLES
ST PIERRE ET MIQUELON
Session 2009
CODE EXAMEN : 25509
BEP DES MÉTIERS DE L’ÉLECTROTECHNIQUE
EP1 COMMUNICATION TECHNIQUE
CORRIGE
Durée : 4 H00
Coefficient : 4
DC 0/15
CHAPITRE I : DISTRIBUTION DE L'ENERGIE ELECTRIQUE
Après lecture des documents de présentation DT1 à DT2, répondez aux
questions suivantes :
CHI 1. LE TRANSFORMATEUR DE DISTRIBUTION HT/BT : (Aidez vous des
documents DT1, DT3 à DT5, DR1)
On dispose d'un transformateur de distribution T1 de 400 KVA, il est prévu une extension
d'installation, on se propose de vérifier si ce dimensionnement est conforme ou si on doit
changer de transformateur.
La puissance consommée par l'entreprise est en moyenne égale à P1 = 250 KW sous un
cosφ1 = 0,85. Une extension d'installation est envisagée dans le cadre du développement de
cette usine. La puissance de cette extension est estimée à P2 = 150 KW sous un cosφ2 = 0,87.
On va rassembler toutes les informations nécessaires pour déterminer si on doit procéder au
changement du transformateur de distribution HT/BT.
CHI 1.1 : Identification des caractéristiques électriques du transformateur T1 :
Valeur de la tension assignée au
Primaire
20 KV
Valeur de la tension assignée au
Secondaire
400 V
Valeur de la puissance Apparente
Assignée
400 KVA
11,55 A
/0,5
Valeur de l'intensité assignée au
Primaire
/0,5
Valeur de l'intensité assignée au
Secondaire
577,3 A
4%
/0,5
/0,5
/0,5
Valeur de la tension de court circuit
/0,5
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CORRIGE
/3
SESSION 2009
DC 1/15
/3
CHI 1.2 : Décoder les symboles alphanumérique : Dyn11 du
transformateur T1 .
Symboles alpha /
numériques composant
le couplage du
transformateur
couplage
du
/3
Signification des sigles alphanumériques
composant l'identification du couplage du
transformateur
(0,75 point par bonne réponse)
D
: Couplage des enroulements Primaires en triangle.
y
: Couplage des enroulements Secondaire en étoile.
n
: Le Neutre du Secondaire est sorti.
11
: Indice horaire à 11 Heures (330°).
CHI.1.3 : Compléter, sur le plan ci-dessous, la représentation de la plaque à
bornes du transformateur T1 coté BT :
A
B
C
n
a
b
/6
PE
c
Liaison des sorties correcte (a, b, c) : /1
Représentation du PE : /1,5
Liaison électrique du neutre : /1,5
Couplage des enroulements : /2
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DC 2/15
/9
CHI 1.4 : Décoder les symboles alphabétiques : ONAN du mode de
refroidissement du transformateur T1.
Symboles alphabétiques
composant le mode de
refroidissement du
transformateur
/3
Signification des sigles alphabétiques
composant le mode de refroidissement
(0,75 point par bonne réponse)
O
: Transformateur immergé dans l'huile minérale.
N
: Circulation de l'huile minérale de manière
naturelle.
A
: Refroidissement par air.
N
: Ventilation externe naturelle de l'air.
CHI.1.5 : Donner l'habilitation minimum nécessaire pour pouvoir entrer dans le
poste de transformation :
/2
H0 ou H0V
CHI 1.6 : Détermination des puissances actives, réactives et apparentes P1,
Q1, S1 de l'installation existante et P2, Q2, S2 de son extension. Vous
en déduirez les puissances totales PT, QT, ST :
Puissances actives
partielles
P1 /0,5
P2 /0,5
Formule
250 KW
PT = P1 + P2
150 KW
/7
Puissance active totale PT
/1
Calcul
/0,5
250 + 150 = 400 KW
Total Page :
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/12
Puissances réactives partielles Q1 et Q2
Formules /1
Calculs
/0,5
Q1
P1 . tgφ1
250.0,62 = 155 KVAR
Q2
P2 . tgφ2
150.0,57 = 85 KVAR
Puissance réactive totale QT
Formule
/1
Calcul
/0,5
QT = Q1 + Q2 150 + 85 = 240 KVAR
Puissance apparente totale ST
Formule
ST = √(PT)² + (QT)²
Calcul
/1
/0,5
ST = √400² + 240² = 467 KVA
CHI 1.7 : En fonction des résultats obtenus, le transformateur existant HT/BT
est-il suffisant pour assurer l'alimentation en énergie électrique de
l'installation existante plus son extension : (cochez la bonne réponse).
/3
/1
-Le transformateur devra être changé :
-Le transformateur déjà présent suffira pour alimenter
l'ensemble :
Justifier votre réponse :
La puissance apparente de l'installation (467KVA) est supérieure à la
puissance apparente du transformateur existant (400KVA)
/2
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/3
CHI 2 . LA TARIFICATION : (Aidez vous des documents DT3, DR2)
Le comptage de l'énergie électrique active est assuré par un compteur électronique triphasé
permettant de faire des vérifications et des prévisions de consommation par rapport au contrat
souscrit à E.D.F..
CHI 2.1 : Indiquez quelles sont les grandeurs électriques mesurées par le
compteur :
Identification symbolique de toutes les grandeurs
électriques mesurées par le compteur
/1,5
U12, U23, U31 /0,5 V1, V2, V3
/0,5 I1, I2, I3 ou
/0,5
ou tensions
intensités de
ou tensions
composées
ligne
simples
CHI 2.2 : Donnez le nom des appareils utilisés qui permettent la mesure des
informations intensité I1, I2, I3, situés entre le réseau BT et le compteur
d'énergie électrique :
NOMS DES APPAREILS
/1
/1
TRANSFORMATEURS D'INTENSITE
CHI 2.3 : Identifier le type de contrat tarifaire et l'option que l'entreprise a
souscrit avec E.D.F pour la puissance moyenne consommée égale à
P1 = 300 KW sous un cosφ1 = 0,85 :
Identification du contrat
/1
TARIF VERT A5 OPTION DE BASE
Justifier votre réponse :
250 KW < P1 < 10 MW ce qui justifie de prendre le TARIF VERT et
/2
A5 car P1 < 3 MW
(2points = 1 par bonne réponse)
Total Page :
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SESSION 2009
DC 5/15
/5,5
/3
CHI 3 . LA PROTECTION DES PERSONNES : (Aidez vous des documents DT3,
DR2, DR3).
On veut vérifier l'influence d'un premier défaut sur la sécurité des personnes dans le schéma
de liaison à la terre de l'installation.
/6
CHI 3.1 : Identifier le type de schéma de liaison à la terre de l'installation et
préciser la signification des lettres le symbolisant :
Identification du S.L.T.
(2 points)
Lettres Signification des lettres (1 point /réponse)
Le neutre est relié à la terre par une
impédance Z.
I
IT
Les masses métalliques sont
directement reliées à la terre.
T
Justifier votre réponse à partir du schéma du poste de distribution :
Sur le schéma du poste, on remarque un C.P.I. et une impédance Z.
(2points = 1 point par bonne réponse)
CHI 3.2 : Suite à un défaut constaté entre la masse de l'armoire bureau et la
phase n° 1, vous tracerez sur ce schéma le parcours du courant de
défaut ID1 :
T1
400 KVA
P3 20KV/400V
S3
P2
S2
P1
S1
I
L3
L2
L1
N
N
PE
QG
CPI
/2
Z=
3500 Ω
1
3
5
7
2
4
6
8
Q1.
ID1
Rb : 20 Ω
Résistance de
terre du neutre
Ra: 20 Ω
Résistance de
terre des masses
ARMOIRE BUREAU
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/8
CHI 3.3 : Le réseau de distribution BT de l'usine étant 230V / 400V, le défaut
présent entre les masses métalliques de l'armoire des bureaux et la
phase L1 engendre un courant de défaut Id1 = V / (Z + Rb + Ra +
Rdéfaut).La résistance du défaut étant négligeable, on vous demande
de déterminer les valeurs de :
Valeur de la tension de la boucle
en défaut
Valeur de la tension limite
conventionnelle de contact UL
V = 230 V
UL = 50 V
/1
/9,5
/1,5
Valeur de l'intensité de défaut ID1 circulant dans la boucle
Formule
/2
ID1 = V / (Z + Rb + Ra)
Calcul
/1
ID1 = 230 / (3500 + 20 + 20) = 0,065 A
Valeur de la tension de contact entre "le sol et la carcasse métallique" UC
Formule
/3
UC = Ra . ID1
Calcul
/1
UC = 20 . 0,065 = 1,3 V
CHI 3.4 : L'installation est elle conforme au regard de la protection des
personnes lors de l'apparition d'un premier défaut entre une phase et
une masse métallique. (Cochez la bonne réponse) :
/3
-L'installation n'est pas conforme :
-L'installation est conforme :
/1
Justifier votre réponse :
La tension de contact UC est inférieure à la tension limite de contact UL
1,3 V << 50 V
/2
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/12,5
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CHAPITRE II : ECLAIRAGE DE L'ATELIER DE FABRICATION
CHII 1 : ECLAIRAGE DE L'ATELIER : (Aidez vous des documents DT7, DT8,
DR3 à DR7).
L'éclairage de l'atelier de fabrication de parpaing est divisé en quatre zones dont une
permettant un éclairage d'ambiance. Pour améliorer le confort visuel dans l'atelier, il est
décidé de créer une cinquième zone utilisant des lampes à vapeur de mercure.
CHII 1.1 : La commande des luminaires, dans la cinquième zone, sera réalisée
par un télérupteur à commande centralisée, on vous demande de
déterminer la tension du circuit de commande et la référence de cet
appareil :
Tension du circuit
de commande
Référence du
télérupteur
230 V
15 518
/2
/4
/2
/6
CHII 1.2 : Vous donnerez le rôle des boutons poussoirs (S10 et S11) et (S15 et
S16) situés aux portes d'entrée n°1, n°2 :
Rôle des boutons poussoirs S10 et S11
Ils permettent l'extinction totale des zones (position off)
/3
Rôle des boutons poussoirs S15 et S16
Ils permettent la commande locale de la zone 2
/3
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/10
CHII 1.3 : Avec l'aide du schéma de commande des zones existantes et de la
notice technique du télérupteur à commande centralisée, vous
compléterez le schéma ci-dessous pour obtenir le fonctionnement de
la cinquième zone (groupe de lampes H5) protégée par un disjoncteur
Q3.8 (1P+N ; 10A), piloté par un bouton poussoir " S19 commande
locale " et " S10, S11 commande centralisée " :
Branchement lampe : 2 points
PE
Branchement de la bobine avec
S19
: 2 points
N
/10
L
Q3.8
DT7
FOLIO 11
COLONNE18
Branchement du circuit centralisé
avec S10 et S11
: 2 points
Alimentation correcte avec Q3.7 et
Q3.8
: 2 points
Branchement PE
: 1 point
Tracé et norme
: 1 point
S10
Off
S19
S11
On
H5
A2
A1
1
2
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/10
CHII 1.4 : La nouvelle zone comporte 6 luminaires fermés de la gamme
"ASTROLUX" (Mazda). Chaque luminaire sera équipé d'une lampe à
vapeur de mercure d'une puissance égale à 250 W. On demande un
éclairement minimum de 300 Lux. Déterminer les différentes
désignations des composants pour constituer un luminaire équipé
d'une lampe :
Désignation d'un étrier de fixation du
luminaire au plafond (couleur noire)
9ME 100 MB BK
/2
10
Désignation du bloc appareillage
Entourer la bonne réponse
4ME350
4ME450
4ME550
/2
Désignation du réflecteur à associer au
bloc appareillage
Désignation de la fermeture + verre
9ME 100 R D450
9ME 100GC 450
/2
/2
Désignation de la lampe à vapeur de
mercure (Mazda) à associer au luminaire
MAF 250W E40 HG
/2
CHII 1.5 : Cet atelier de fabrication étant assimilé à une cimenterie vous
donnerez les indices de protection IP et IK du local et du luminaire
choisi :
LUMINAIRE
IP
65
LOCAL
IK
/1
08
IP
/1
50
IK
/1
08
/1
CHII 1.6 : Les luminaires sont ils adaptés au local : (cocher la bonne réponse).
OUI
/4
/0,5
2
NON
Justifier votre réponse :
L'IP et l'IK du luminaire sont supérieurs ou égal à l'IP et l'IK du local
/1,5
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/16
CHII 1.7 : Donner les caractéristiques de la lampe à vapeur de mercure
utilisée:
P
U
250W
Indice de Rendu
des Couleurs
Φ
230V
/1
/1
12700 lm
45
/1
/1
CHII 1.8 : Calculer le flux lumineux total (Φt) produit, pour la nouvelle zone,
lorsque les lampes sont en fonctionnement :
Nombre de lampes
6
6 X 12700
/2
Surface de l'atelier
76200 lm
/3
/1
Surface de la nouvelle zone
/2 Calcul et résultat /0,5 Formule /2 Calcul et résultat /0,5
50 X 20 = 1000 m²
SZ = S / 5 SZ = 1000 / 5 = 200 m²
S=LXl
Eclairement de la nouvelle zone de l'atelier
Formule
Calcul et résultat
E = Φt / SZ /1 E = 76200 / 200 = 381 Lux
/2
En déduire la non-conformité ou la conformité de l'éclairement
déterminé avec la valeur minimum imposée dans la zone 5. (Cocher la
bonne réponse).
Conforme
/6
Calcul du flux Φt
Valeur de Φt émis
émis par les lampes par les lampes
CHII 1.9 : L'atelier en forme de rectangle de longueur L = 50 m et de largeur
l = 20 m est divisé en cinq zones de surfaces égales et possédant le
même équipement "lumière". Si on néglige tous les coefficients
normalement pris en compte dans un projet d'éclairage (utilance,
rendement...), l'éclairement sera le rapport entre le flux total émis par
les lampes (Φt) et la surface à éclairer (S). Déterminer l'éclairement E
obtenu dans la nouvelle zone :
Formule
/4
/1
Non conforme
Justifier votre réponse :
On constate que l'éclairement d'un zone est supérieure
à l'éclairement minimum imposé 381 > 300 lux
/2
Total Page :
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/21
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CHAPITRE III : MOTORISATION ET AUTOMATISME DE L'ASCENSEUR ET
DU TAPIS D'AMENEE.
L'ascenseur à 12 étages est entraîné par 2 moteurs asynchrones triphasés M1 et M2 permettant
de positionner les plateaux suivant 12 étages avant l'intervention du robot transgerbeur. Il est
alimenté en plateaux par un tapis d'amenée entraîné par un moteur asynchrone triphasé deux
vitesses à enroulements séparés M3. (U1, V1, W1
GV, U2, V2, W2
PV). Un changement de la
production (fabrication de parpaings de poids et de taille supérieure) nécessite de s'assurer
que le moteur d'entraînement du tapis d'amenée M3 sera en mesure de supporter la surcharge
engendrée.
CHIII 1 : VERIFICATION DES CARACTERISTIQUES DU MOTEUR M3 : (Aidez
vous des documents DT1, DT2).
CHIII 1.1 : Déterminer pour la petite vitesse (PV) et pour la grande vitesse (GV)
du moteur M3 les vitesses de synchronisme nSPV et nSGV (en tr/s) et le
nombre de paires de pôles pPV, pGV correspondant :
/8
Vitesses de Nombre de paires de pôles du moteur M3
Nombre de pôles
du tapis d'amenée
synchronisme
Calcul
PV
GV
Formule
Calcul
/1,5 nSPV =
1000 / 60 =
16,66 tr/s
pPV = f / nSPV
/1,5 nSGV =
1500 / 60 =
25 tr/s
pGV = f / nSGV
Calcul
pPV = 50 / 16,6=3paires
de pôles
/1,5
/0,5
2 X 3 = 6 pôles
pGV = 50 / 25 = 2 paires
de pôles
/1,5
/0,5
2 X 2 = 4 pôles
/0,5
/0,5
CHIII 1.2 : Le couple résistant TR est évalué à 6 Nm sur l'arbre du moteur M3.
Déterminer pour chaque vitesse (PV et GV) les valeurs des couples
nominaux TNPV et TNGV. Vous vérifierez et justifierez la conformité de
ces résultats.
Valeurs des couples nominaux TNPV et TNGV du moteur M3 du tapis
d'amenée
Formules
Calculs
Valeurs du couple
PV
TnPV = PuPV / ΩPV
ΩPV = 2.π.nPV / 60
GV
TnPV = (750.60) / (2.π.940)
/3
TnGV = PuGV / ΩGV
ΩGV = 2.π.nGV / 60
7,6 Nm
/1
TnGV = (2200.60) / (2.π.1425)
/3
/1
14,7 Nm
/1
/1
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En déduire la conformité ou la non-conformité des valeurs des couples TNPV et
TNGV nominaux déterminés précédemment :
Conforme
Non conforme
/1
Justifiez votre réponse :
On constate que ces couples sont conformes car
TNPV = 7,6 Nm > TR = 6 Nm et TNGV = 14,7 Nm > TR = 6 Nm
/2
CHIII 2 : LES PROTECTIONS DU MOTEUR M3 : (Aidez vous des documents
DT2, DT6, DR 8, DR9).
Dans le cadre d'une maintenance préventive, on décide de remplacer les dispositifs de
protection du moteur M3 au profit de protections de même type que pour les moteurs M1 et M2 .
et on envisage une surcharge égale à 8,4 A dans les enroulements petite vitesse du moteur M3
du tapis d'amenée.
CHIII 2.1 : Identifier et donnez les noms, les repères des dispositifs de
protection qui protégent le moteur M3 du tapis d'amenée et leurs
intensités de réglage. Donnez les références des appareils de
protection choisis.
/19
Moteur du tapis d'amenée M3
Noms des appareils de protection utilisés contre les surcharges
Relais thermiques
/2
Repères des dispositifs de protection contre les surcharges sur le schéma
Grande vitesse (GV)
Petite vitesse (PV)
F10
/2
Réglage
F11
/2
Réglage
5,7A
2,1A
/2
Noms des nouveaux appareils de protection à choisir
/2
Disjoncteurs moteurs
/1
Plages de réglage des appareils de protection à choisir
Grande vitesse (GV)
Petite vitesse (PV)
4 à 6,3 A
1,6 à 2,5 A
/2
/2
Référence de la nouvelle protection Référence de la nouvelle protection
choisie en grande vitesse (GV)
choisie en petite vitesse (PV)
GV2 ME10
GV2 ME07
/2
/2
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CHIII 2.2 : La nouvelle protection étant choisie et mise en place dans le circuit
petite vitesse du moteur M3 , on envisage une surcharge traversant
les enroulements PV égale à I = 8,4A, le moteur fonctionnement en
service permanent. Vous déterminerez la valeur du multiple du
courant de réglage, le nom du déclencheur qui va réagir et son
temps de réaction.
Détermination du multiple du courant de réglage
4
/2
Nom du déclencheur qui va réagir à la surcharge
Thermique
/2
4s
/2
Temps de déclenchement
/6
CHIII 3 REPRESENTATION FONCTIONNELLE DE L'ASCENSEUR : (Aidez vous
des documents (DT2, DT6, DT9, DT10 et DS15).
Dans le but d'effectuer des modifications de production (nombre d'étage avec parpaing...), on
décide de déterminer le grafcet fonctionnel de l'ascenseur.
CHIII 3.1 : Traduire et compléter le grafcet du point de vue commande en tenant
compte des choix technologiques retenus pour le matériel raccordé
sur les entrées et les sorties de l'automate à partir du grafcet
fonctionnel du déplacement de l'ascenseur.(C1 étant un compteur
qui prend en compte chaque étage avec un plateau).
0
0
C1
S0 . S4 . S5
1
KM8
S1
2
t / X2 / 1S
3
KM2
KM9
S2
4
KM4
S3
5
C1 = C1 + 1
C1 = 12
Temporisation étape :
-X2........................2pt
Transitions :
-S0.S4.S5.............2pt
-S1........................1pt
-S2........................1pt
-S3........................1pt
-S6........................1pt
C1 < 12
H1
6
Actions associées
aux étapes :
-KM8.....................1pt
-KM2.....................1pt
-KM4.....................1pt
-KM9.....................1pt
-H1........................1pt
S6
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CORRIGE
7
t / X7 / 2S
Total Page :
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/19
/13
CHIII 4 : LA COMMANDE DE LA MONTEE / DESCENTE DE L'ASCENSEUR :
(Aidez vous des documents DT6, DS15 et schéma ci-dessous).
Dans le cadre d'une amélioration de la commande de l'ascenseur, on décide d'ajouter
une marche "FORCEE" sur les mouvements de montée et de descente.
/8
CHIII4.1 : Identifier et donner le nom des repères des appareils qui permettent
d'assurer la montée et la descente de l'ascenseur en "marche
normale" :
MONTEE
Pré actionneur
Sortie A.P.I
KM4
/2
Q4
DESCENTE
Pré actionneur
Sortie A.P.I
KM5
/2
Q5
/2
CHIII 4.2 : Donner la signification et le rôle de la borne
sorties de l'automate programmable :
C
/2
sur la carte de
/4
C'est le commun des sorties de l'A.P.I. La tension "24 V alternatif" est
/4
amenée à cette borne pour être distribuée au pré actionneurs présents sur les
sorties de la carte.
CHIII 4.3 : Quel organe de commande doit-on ajouter entre le commun, le 24 V
alternatif et les bobines des contacteurs de montée et de descente
pour présélectionner la marche "normale" ou la marche "forcée" :
/4
Un commutateur 2 positions pour sélectionner soit la marche "normale" soit
la marche "forcée".
/4
CHIII 4.4 : Compléter le schéma ci-dessous de la carte de sorties de l'A.P.I en
ajoutant : -La sélection de la marche "normale / forcée" (S9).
-La commande forcée "montée S7 et descente S8" par
bouton poussoirs avec verrouillage.
/15
CARTE DE SORTIES AUTOMATE PROGRAMMABLE
C
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
1
3
2
4
1
Q7
Q8
Q9
S8
S9
NORMALE
24VAC
FORCEE
3
S7
4
Commutateur S9 : 5 pts
Bp S7 et S8..........: 5 pts
Verrouillage.........: 2 pts
Symbole, repère et
propreté...............: 3 pts
0VAC
2
61
KM5
61
KM4
61
KM9
61
KM8
A1
62
A1
62
A1
62
A1
62
A1
A2
A2
A2
A2
A2
KM4
KM5
KM8
KM9
KM2
EBAVURAGE
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EP1 COMMUNICATION TECHNIQUE
CORRIGE
ASCENSEUR
MONTEE (MO) DESCENTE (DE)
TAPIS D'AMENEE
GV
PV
Total Page :
/31
Total Partie :
/90
SESSION 2009
DC 15/15
BAREME DE CORRECTION
Chapitre I
Chapitre II
Points
Notes
Questions Points
Chapitre III
Notes
Questions Points
CHI 1.1
/3
CHII 1.1
/4
CHIII 1.1
/8
CHI 1.2
/3
CHII 1.2
/6
CHIII 1.2
/13
CHI 1.3
/6
CHII 1.3
/10
CHIII 2.1
/19
CHI 1.4
/3
CHII 1.4
/10
CHIII 2.2
/6
CHI 1.5
/2
CHII 1.5
/4
CHIII 3.1
/13
CHI 1.6
/7
CHII 1.6
/2
CHIII 4.1
/8
CHI 1.7
/3
CHII 1.7
/4
CHIII 4.2
/4
CHI 2.1
/1,5
CHII 1.8
/6
CHIII 4.3
/4
CHI 2.2
/1
CHII 1.9
/11
CHIII 4.4
/15
CHI 2.3
/3
CHI 3.1
/6
CHI 3.2
/2
CHI 3.3
/9,5
CHI 3.4
/3
Total
CHII
/57
Total
CHIII
/90
Total
CHI
/53
TOTAL
/200
TOTAL
/20
Notes