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Examen de fin formation Esa corrigé

Examen de fin formation Esa corrigé

Synthese FF ESA  Eléments de correction SEPTEMBRE 2020 

Examen de fin formation Esa corrigé

Examen de fin formation Esa corrigé:

Partie théorique 

Sujet I :    Etude du moteur à courant continu .

1-Le rendement du moteur sachant que les pertes Joule inducteur sont de 150 watts. 

  •  Puissance utile : 7 kW 
  •  Puissance absorbée par l’induit = UI = 240*35 = 8,4 kW 
  •  Puissance absorbée par l’inducteur = pertes Joule à l’inducteur = 150 W 
  •  Puissance absorbée = puissance absorbée par l’induit + puissance absorbée par l’inducteur = 8400 + 150 = 8,55 kW 
2-Donc le Rendement = 7000/8550 = 81,9 % Les pertes Joule induit sachant que l’induit a une résistance de 0,5 W. RI² = 0,5 * 35² = 0,61 kW. 

3- La puissance électromagnétique et les pertes « constantes ». 

  •  Puissance électromagnétique = fem induite ´ courant d’induit 
  •  Fem induite : E = U – R*I = 240 – 0,5*35 = 222,5 V 
                         E*I= 222,5*35 = 7,79 kW 

 Autre méthode : bilan de puissance 

  •  Puissance électromagnétique = puissance absorbée – pertes Joule totales
                                                 = 8,55 – (0,15 + 0,61) = 7,79 kW 
  •  Pertes « constantes » (ou plutôt pertes collectives pour parler rigoureusement) = puissance électromagnétique – puissance utile = 7,79 – 7 = 0,79 kW 

4- Le couple électromagnétique, le couple utile et le couple des pertes « constantes ». 

  • Couple électromagnétique = 7790/(800*2p/60) = 93 Nm  
  • Couple utile = 7000/(800*2p/60) = 83,6 Nm 
  • Couple des pertes constantes = 790/(800*2p/60) = 93 – 83,6 = 9,4 Nm

Partie pratique 

Sujet VII : Etude du moteur à courant continu 

 1- le schéma électrique équivalent d’un moteur à courant continu à excitation série. 

2 - On Calcule : 

courant continu à excitation série

        2-1- La f.e.m. du moteur. E = U – (R + r)I = 200 – (0,2 + 0,5)×20 = 186 V 
        2-2- Puissance absorbée = UI = 200×20 = 4000 W 
                 Pertes Joules totales = (R + r)I² = (0,2 + 0,5)×20² = 280 W 
                 Puissance utile = 4000 – (280 + 100) = 3620 W Tu = Pu/       =3620/(1500*2/60)=3620/157=23 Nm 
 Le rendement=3620/4000=90.5% 
        2-3- la valeur de la résistance du rhéostat à placer en série avec le moteur 
résistance du rhéostat à placer en série avec le moteur


 Au démarrage, la fem est nulle (vitesse de rotation nulle). U = (R + r + Rh)Id Rh= (U/Id)- (R+r) =4.3 

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Variateur de Vitesse

Variateur de Vitesse

Variateur de Vitesse 

variateur de vitesse

Définition  variateurs de vitesse :

          Un variateur de vitesse est un dispositif électronique destiné à commander la vitesse d'un moteur électrique.

I. Principe de base des variateurs de vitesse :

Principe de base des variateurs de vitesse
Principe de base des variateurs de vitesse

          Depuis la venue de la technologie des semi-conducteurs, la variation de vitesse électronique des moteurs électriques a pris le dessus sur les anciens systèmes tels que les groupes Ward-Léonard.Cette technologie, devenue fiable, part toujours du même principe : à partir d'une source, la plupart du temps triphasée alternative pour les ascenseurs, le variateur de vitesse va recréer en sortie :
  • Une tension triphasée variable en fréquence et en amplitude pour les moteurs à courant alternatif.Une tension continue variable en amplitude pour les moteurs à courant continu.
variateur de vitesse

 Le variateur de vitesse est composé essentiellement :
  •  D'un redresseur qui, connecté à une alimentation triphasée (le réseau), génère une tension continue à ondulation résiduelle (le signal n'est pas parfaitement continu). Le redresseur peut être de type commandé ou pas.
  •  D'un circuit intermédiaire agissant principalement sur le "lissage" de la tension de sortie du redresseur (améliore la composante continue). Le circuit intermédiaire peut aussi servir de dissipateur d'énergie lorsque le moteur devient générateur.
  • D'un onduleur qui engendre le signal de puissance à tension et/ou fréquence variables.
  • D'une électronique de commande pilotant (transmission et réception des signaux) le redresseur, le circuit intermédiaire et l'onduleur.
Le variateur de vitesse est principalement caractérisé selon la séquence de commutation qui commande la tension d'alimentation du moteur. On a :
  • Les variateurs à source de courant (CSI).
  • Les variateurs à modulation d'impulsions en amplitude (PAM),

1. Le Redresseur:

Redresseur triphasé.
Redresseur triphasé.

Redresseur triphasé.
Redresseur triphasé.


Redresseur triphasé.
        Les ascenseurs sont généralement alimentés par un réseau triphasé alternatif à fréquence fixe (50 Hz). La fonction du redresseur au sein du variateur de vitesse est de transformer la tension triphasée alternative en tension continue monophasée. Cette opération se réalise par l'utilisation :
  • Soit d'un pont de diodes, le redresseur est "non-commandé",
  • Soit d'un pont de thyristors, alors le redresseur est commandés.
  • Variateurs à modulation de largeur d'impulsion (PWM/VVC).

Le redresseur non commandé

       Comme le montre la figure ci-dessous, des deux alternances d'une tension monophasée alternative (positive et négative), seule l'alternance positive passe à travers la diode entre les électrodes couramment appelées "anode" et "cathode"; on dit que la diode est "passante".

Fonctionnement de la diode
Fonctionnement de la diode

      Pour obtenir une tension continue à la sortie du redresseur, il est nécessaire de trouver un système qui permette d'exploiter les deux alternances; c'est le pont de diodes.Dans un redresseur triphasé non-commandé, le pont de diodes permet, comme le montre la figure ci-dessus, de générer une tension continue en redressant l'alternance négative de chaque une des trois tensions composées. On voit que la tension de sortie n'est pas tout à fait continue et comporte une ondulation résiduelle.

Redresseurs non-commandés
Redresseurs non-commandés

     La tension à ondulation résiduelle sortant du redresseur a une valeur moyenne de l'ordre de 1,35 fois la tension du réseau.

Redresseurs non-commandés.

Tension à ondulation résiduelle

Le redresseur commandé

     Dans le redressement commandé d'une tension alternative, la diode est remplacée par le thyristor qui possède la particularité de pouvoir contrôler le moment ou il deviendra "passant" dans l'alternance positive. C'est la troisième électrode, appelée "gâchette", qui, lorsqu'elle est alimenté sur commande par la régulation du redresseur, devient conductrice. Tout comme la diode, le thyristor est "bloquant" durant l'alternance "négative".
redresseur commandé
Redresseur commandé

Fonctionnement du thyristor:

     On voit tout de suite l'intérêt du thyristor par rapport à la diode : on peut faire varier la valeur de la tension moyenne de sortie en contrôlant le moment où l'impulsion sera donnée sur la gâchette pour rendre le thyristor "passant".
    Dans un redresseur triphasé commandé, le pont de thyristors permet, comme le montre la figure ci-dessus :
  •  De générer une tension continue en redressant l'alternance négative de chaque une des trois tensions composées. On voit que la tension de sortie n'est pas tout à fait continue et comporte une ondulation résiduelle.
  •  De faire varier le niveau de tension moyenne à la sortie du redresseur.
Redresseurs commandés

2. Le circuit intermédiaire:

circuit intermédiaire
     Ce circuit joue plusieurs rôles suivant les options prises sur le type de variateur dont principalement le lissage en courant ou en tension du signal de sortie du redresseur et le contrôle du niveau de tension ou de courant d'attaque de l'onduleur. Il peut aussi servir à :
  • Découpler le redresseur de l'onduleur.
  • Réduire les harmoniques.
  • Stocker l'énergie due aux pointes intermittentes de charge.

Le circuit intermédiaire à tension variable

    À l'entrée du filtre est ajouté un hacheur composé d'un transistor et d'une diode "roue libre". Dans ce cas, le circuit intermédiaire transforme la tension continue de sortie du redresseur à ondulation résiduelle en une tension carrée lissée par le filtre. Il en résulte la création d'une tension variable suivant que le pilote du hacheur rende le transistor "passant" ou pas.
Circuit intermédiaire à tension variable hacheur
Circuit intermédiaire à tension variable

3. L'onduleur:

Onduleur triphasé
Onduleur triphasé

Onduleur triphasé
    L'onduleur constitue la dernière partie du variateur de vitesse dans le circuit puissance.Alimenté à partir du circuit intermédiaire par :
  •  une tension continue variable ou constante.
Onduleur pour tension intermédiaire variable ou continue
Onduleur pour tension intermédiaire variable ou continue

II. les avantages d'un variateur de vitesse :

       Le recours aux variateurs de vitesse offre plusieurs avantages :
  • Démarrage progressif des moteurs réduisant les chutes de tension dans le réseau et limitant les courants de démarrage .
  • Amélioration du facteur de puissance.
  • Précision accrue de la régulation de vitesse .
  • Prolongement de la durée de service du matériel entraîné .
  • Diminution de la consommation d’électricité.
      De nouveaux variateurs de vitesse plus performants peuvent éviter l’interruption des procédés en cas de perturbation du réseau de courte durée les inconvénients d'un variateur de vitesse.

III. les inconvénients d'un variateur de vitesse :

  • Tous les variateurs de vitesse intégrant des dispositifs de commutation (diodes, thyristors IGBT, etc.) forment une charge non linéaire qui engendre des courants harmoniques, sources de distorsion de l’onde (chute ou perturbation de la tension) dans le réseau électrique.
  • Cette dégradation de l’onde peut perturber tant les équipements électriques du client que ceux du réseau électrique si aucune mesure d’immunité n’est prise.
  • Par ailleurs, des résonances harmoniques peuvent également apparaître entre les variateurs de vitesse et les batteries de condensateurs.

Amplificateur de puissance audio 4 W avec contrôle du volume DC TDA1013B

Amplificateur de puissance audio 4 W avec contrôle du volume DC TDA1013B

Amplificateur de puissance audio 4 W avec  contrôle du volume DC

TDA1013B pcb
TDA1013B pcb

Carte électronique de Amplificateur TDA1013B (PCB)

Amplificateur TDA1013B pcb

Cette carte électronique se compose d'un groupe de composants dont nous parlerons.
les composants:
  • 4 Résistance (2 res 10k / 1 res 220k 1 res 3.3k)
  • 3 Condensateur Chimique (470 µF / 1 µF / 220 µF) 
  • 4 Condensateur Céramique ( 3 ( 0.1uf) / 22 nF )
  • 1 TDA1013B 
  • 1 Potentiomètre (50k)
C'est l'élément (TDA1013B) le plus important dont on puisse parler .

 Définition TDA1013B:

    Le TDA1013B est un circuit amplificateur audio intégré avec contrôle du volume CC (courant contenu) , encapsulé dans un boîtier en plastique à 9 fils (SIL). La large plage de tension d'alimentation rend ce circuit idéal pour les applications dans les réseaux et les appareils alimentés par batterie tels que les récepteurs de télévision et les tourne-disques.L'étage de contrôle du volume DC a une caractéristique de contrôle logarithmique avec une plage de plus de 80 dB.

TDA1013B


    L'amplificateur audio a un gain en boucle ouverte bien défini et une boucle fermée intégrée fixe. Cet appareil ne nécessite que quelques composants externes et offre stabilité et performances.

Avantages du Tad1013b

      • Peu de composants externe
      • Large plage de tension d'alimentation
      • Large plage de contrôle
      • Broche compatible avec TDA1013A
      • Gain fixe
      • Rapport signal / bruit élevé
      • Protection thermique

Fonction broche TDA1013 et tension de référence:

  • 0 Vsol
  • sortie sonore 7,7 V
  • alimentation 16 V
  • alimentation 13,5 V
  • entrée amplificateur de puissance 0,3 V
  • sortie frontale de 6,7 V
  • contrôle du volume 2,8 V
  • entrée audio 1,9 V
  • terre 0 V

Amplificateur de son tda1013b
 

Circuit imprime :

Circuit imprime pcb TDA1013B
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Télécharger Modules Electromécanique des systèmes automatises

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How to make a circular clock with ic 7490 and 74LS164

How to make a circular clock with ic 7490 and 74LS164

How to make a circular clock with ic 7490 and 74LS164

How to make a circular clock with ic 7490 and 74LS164

الصورة عبارة عن ساعة دائرية مصنوعة من 60 LED وبعض المكونات الأخرى. تتميز هذه الساعة أيضًا بوقت حقيقي يتكون من 60 ثانية نعبر عنها بواسطة led و 60 دقيقة ممثلة بـ 7 شرائح ،في الأخير الساعات، بالإضافة إلى زرين لضبط الوقت.

طريقة العمل هذه الساعة: 

عند ضغط على زر التشغيل تشتغل بشكل عادي كما مبين في الصورة التالية

How to make a circular clock with ic 7490 and 74LS164

ثم يأتي دور زرين لضبط الوقت الزر الأول لضبط الدقائق و الزر الثاني لضبط الساعات .

المكونات:

  led                                                 60
  ic 7490                                            4
  ic 74ls164                                       9
  7408                                                3
  7404                                                1
  diode                                               1
  décoder anode commun 7447         4
  7 segment                                        4
  circuit horloge ne 555                      1
  • فيما يلي بعض ميزات IC 74164:
  1. بوابات (تمكين / تعطيل) المدخلات التسلسلية
  2. مخزنة تماما على مدار الساعة والمدخلات التسلسلية
  3. غير متزامن واضح
  4. تردد ساعة نموذجي 36 ميغاهيرتز
  5. تبديد الطاقة النموذجي 80 ميجاوات
fiche technique ic74ls164
  • فيما يلي بعض ميزات IC 7490:
  1. تبديد الطاقة النموذجي: 45 ميجا واط
  2. ارتفاع معدلات العد: 42MHz
  3. اختيار وسائط العد
  4. الثنائيات المشبك الإدخال الحد من تأثير إنهاء عالية السرعة
  5. امدادات التيار الكهربائي: 5V
  6. نطاق درجة حرارة التشغيل المحيطة: -55 إلى 125 درجة مئوية


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Micro-électroniques & Nanotechnologies

Micro-électroniques & Nanotechnologies


Micro-électroniques & Nanotechnologies

  • Introduction:
Le nanomètre : 10^9 mètre c’est-à-dire un milliardième de mètre ou un millionième de millimètre.
C’est l’échelle atomique :1 nm =taille de qq atomes
(dans une feuille de papier d’épaisseur 0.1 mm, on pourrait empiler 500 000 atomes)
C’est le domaine de l’infiniment petit ,D'un point de vue technologique , c’est le domaine de la miniaturisation ultime .

Un nanomètre, c’est environ :

  • 500 000 fois plus fin que l’épaisseur du trait d’un stylo à bille ;
  • 30 000 fois plus fin que l’épaisseur d’un cheveu ;
  • 100 fois plus petit que la molécule d’ADN ;
  • 4 atomes de silicium mis l’un à coté de l’autre .

  • LA NANOÉLECTRONIQUE:

1) Qu’est que la nanotechnologie ?

Il s’agit de la technologie comprise entre 10-6 et 10-9 mètres.
 Les systèmes nano technologiques ont des dimensions comprises entre 1 et plusieurs centaines de nanomètres, loin du micromètre et proche de la taille du rayon des atomes.
La nanotechnologie va avoir pour but de déplacer les atomes et les molécules pour les réarranger de la manière souhaitée et par conséquent obtenir une autre matière.
Tous système étudié de l'ordre du nanomètres sera appelé nano système .

2) Comment voir les nanoparticules ?

LA NANOÉLECTRONIQUE

Il existe actuellement deux moyens de les identifier parmi des milliers d’atomes : le STM (Scanning Tunnel Microscope) ou microscope à effet tunnel et le AFM (Atomic Force Microscope). Le STM est composé d’une pointe si fine qu’elle est constituée de quelques atomes . 
Utilisant l’effet quantique* en déplaçant la pointe sur la surface de manière contrôlée (ordinateur) il parvient à voir des atomes à leur propre échelle. 
Actuellement des études sont menées pour trouver d’autres outils : résonances magnétiques nucléaires, épitaxie par faisceau moléculaires et beaucoup d’autres.

3) Comment fabriquer des nano composants ?

 fabriquer des nano composants

3) Quelle est l’une des premières applications de la nanotechnologie ?

Cela semble un peu paradoxal, mais non la nanotechnologie est utilisée dans des cordes de raquettes de tennis pour obtenir une solidité plus importante. Les cordes de tennis sont composées de nanotubes de carbones. Ceux-ci sont aussi les principaux composants des fuselages des fusées. (Car ils sont très résistants à la chaleur, à la pression).

applications de la nanotechnologie

  • Micro-électroniques
La microélectronique est une spécialité du domaine de l'électronique qui s'intéresse à l'étude et à la fabrication de composants électroniques à l'échelle micrométrique[1].Ces composants sont fabriqués à partir de matériaux semi-conducteurs (comme le silicium) au moyen de diverses technologies dont la photolithographie. Cette technologie permet l'intégration de nombreuses fonctions électroniques sur un même morceau de silicium (ou autre semi-conducteur) et donc à un coût de fabrication moins élevé.

Micro-électroniques

  • L’histoire récente de la microélectronique nous amène au seuil des nanosciences
Aujourd'hui ,on fabrique des Micro-électroniques de 1 cm^2 de surface et contenant 50 millions de transistors (inventé en 1948 par lab. Bell – Nobel en 1956 ) : la surface moyenne d’un transistor est actuellement de 1µm 2 et la finesse des motifs réalisés par photolithographie atteint 50 nm.

  • Historique /quelques dates clefs

  • 1948 :Invention du transistor ( Noble en 59 : Bardeen, Brattain, Shockley )
  • 1959 :Invention du circuit intégré ( Kilby /Texas Instrument ,Noble en 2000)Discours de Feynman sur la nanotechnologie !!(Nobel de physique en 1965)
  • 1985 :Les nanotubes de carbone (R. Smalley : prix Noble de Chimie )
  • 1985 :Microscope à effet tunnel STM (Binnig et Rohrer :prix Noble de physique )
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