BTS CPI - juin 2014 (DOC) - Eduscol

BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR
CONCEPTION DE PRODUITS INDUSTRIELS
SESSION 2014
______ ÉPREUVE E4 MOTORISATION DES SYSTÈMES Durée : 3 heures
______ Aucun document n'est autorisé Calculatrice autorisée (conformément à la circulaire n°99-186 du 16
novembre 1999)
Le sujet comporte trois dossiers : - un dossier technique
- un dossier travail
- un dossier réponse
Le dossier réponse est à joindre aux feuilles de copie.
BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR
CONCEPTION DE PRODUITS INDUSTRIELS
SESSION 2014
______
ÉPREUVE E4 MOTORISATION DES SYSTÈMES
DOSSIER TECHNIQUE _______
THÈME :
Télescope T1M - Pic du Midi
Ce dossier comporte 15 pages. SOMMAIRE 1 Présentation 1 2 Objectifs de la rénovation 4 3 Documents techniques Document - 1 Schéma cinématique du télescope rénové 5
Document - 2 Chaîne cinématique pointage 6
Document - 3 Catalogue Moteur asynchrone Leroy Somer type LS 7
Document - 4 Catalogue Moteur asynchrone Leroy Somer type LSMV 7
Document - 5 Présentation des différents modes de fonctionnement 8
Document - 6 Choix du mode de commande pour fonctionnement à vitesse
variable 8
Document - 7 Essais variateur+moteur - caractéristique mécanique 9
Document - 8 Choix du moteur asynchrone et des options pour
fonctionnement à vitesse variable 10
Document - 9 Choix du variateur unidrive pour un réseau triphasé 400V-
50Hz 11
Document - 10 Réglages de base du variateur unidrive 11
Document - 11 Codeurs rotatifs Osisence XCC 12
Document - 12 Codeurs rotatifs Baumer 13
Document - 13 Sonde de température et d'hygrométrie Prosensor 15 PRÉSENTATION Le télescope T1M est installé sur l'observatoire du Pic du Midi de Bigorre
dans le département des Hautes-Pyrénées. L'observatoire est situé à 2877
mètres au dessus du niveau de la mer, au centre de la chaîne pyrénéenne,
largement au dessus des sommets proches (le sommet à proximité le plus haut
est à 2400 m), à 0,09° de longitude Est et à 34,04° de latitude Nord.
Cette situation exceptionnelle a permis depuis plus d'un siècle aux
astronomes d'y étudier la Lune (l'observatoire a participé à la préparation
des missions Apollo pour la NASA), le Soleil, les planètes, les étoiles et
les galaxies, les physiciens y analysent l'atmosphère (gaz à effet de
serre et ozone) et une antenne de Télédiffusion de France (TDF) permet
d'émettre les signaux TV et radio pour une large région Sud Ouest. Le télescope T1M est actuellement destiné à l'étude des planètes du système
solaire. Des chercheurs se relaient tout au long de l'année pour observer,
de nuit exclusivement, les étoiles, les comètes et les constellations. Le télescope d'observation est supporté par une table équatoriale, voir
figure 1 page 2/15. Le plan de la table est parallèle au plan de l'équateur
afin que son axe de rotation appelé « ascension » soit parallèle à l'axe de
rotation terrestre (axe Nord Sud). [pic]
Figure 1 : principe d'une table équatoriale Le télescope a deux axes de rotation :
> L'axe « ascension » permet :
o en début d'observation, d'amener le télescope à la position
voulue (pointage à grande vitesse) ;
o au cours de l'observation, de compenser la rotation de la Terre
et donc d'observer en permanence l'étoile (suivi à petite
vitesse).
> Le second axe « déclinaison » permet de régler l'altitude de
l'étoile. Cette altitude évolue dans l'année à cause des mouvements
des planètes (y compris la Terre) mais ne change pas lors d'une
observation nocturne.
[pic]
Figure 2 : schéma du télescope sur sa table équatoriale La motorisation de l'axe « ascension » est actuellement réalisée par :
> un moteur asynchrone en alimentation directe pour le pointage à
grande vitesse en début d'observation ;
> un moteur pas à pas pour le suivi à petite vitesse au cours de
l'observation (compensation de la rotation de la Terre).
[pic]
Figure 3 : schéma cinématique du télescope actuel OBJECTIFS DE LA RÉNOVATION Le projet consiste à automatiser les mouvements du télescope afin de
pouvoir mener les observations, donc diriger le télescope, à distance. Cela
se traduit, entre autres, par l'utilisation d'un moteur unique alimenté par
un variateur de vitesse pour le pointage et le suivi sur l'axe
« ascension » (partie 1), la mise en place de capteurs de position afin de
connaître la direction pointée (ascension et déclinaison), de température
et d'hygrométrie au niveau du miroir principal du télescope (partie 2). 1. SchÉma cinÉmatique du tÉlescope rÉnovÉ [pic] 2. ChaÎne cinÉmatique pointage [pic] Le contact entre les galets et la table équatoriale se fait sans
glissement. Le rapport de réduction k des réducteurs est défini comme étant le rapport
de la plus grande vitesse sur la plus petite. Le rendement ? des réducteurs est défini comme étant le rapport entre la
puissance à fournir côté partie opérative et la puissance fournie côté
moteur. 3. Catalogue Moteur asynchrone Leroy Somer type LS pour fonctionnement à vitesse fixe [pic]
4. Catalogue Moteur asynchrone Leroy Somer type LSMV pour fonctionnement à vitesse variable [pic] 5. PrÉsentation des diffÉrents modes de fonctionnement Variateur « unidrive » [pic] 6. Choix du mode de commande pour fonctionnement à vitesse variable [pic] 7. Essais variateur+moteur - caractÉristique mÉcanique Consigne de vitesse fixe Nc en tr.min-1.
Couple mesuré comparé au couple nominal du moteur, rapport exprimé en %.
|[pic] |
|[pic] |
8. Choix du moteur asynchrone et des options pour fonctionnement à
vitesse variable [pic] 9. Choix du variateur unidrive pour un rÉseau triphasé 400V-50Hz [pic] 10. Réglages de base du variateur unidrive [pic]
11. Codeurs rotatifs Osisence XCC [pic]
[pic] 12. Codeurs rotatifs Baumer [pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic] 13. Sonde de température et d'hygrométrie Prosensor [pic] BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR
CONCEPTION DE PRODUITS INDUSTRIELS
SESSION 2014
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ÉPREUVE E4 MOTORISATION DES SYSTÈMES
DOSSIER TRAVAIL _______ Télescope T1M - Pic du Midi
Ce dossier comporte 7 pages. Temps conseillé :
Lecture du sujet : 15 min
Partie 1 : 1h45
Partie 2 : 1h CHOIX DE LA NOUVELLE MOTORISATION
1 Détermination de la fréquence de rotation NGV du moteur pendant le
pointage. L'étude mécanique du système a permis de déterminer que le moteur
asynchrone de pointage doit fournir un couple de moment 1,3 N.m en régime
permanent.
Ce couple à exercer est indépendant de la fréquence de rotation. Le moteur installé est un moteur asynchrone Leroy Somer triphasé 400V
4pôles de référence LS71L (document 3 du dossier technique). On souhaite que lors du pointage (fonctionnement en grande vitesse avec le
moteur asynchrone), la fréquence de rotation de la table soit :
[pic].
| |En utilisant les données du document 2 du dossier |
| |technique, calculer la fréquence de rotation du galet |
| |[pic]en supposant que la liaison galet-table se fasse sans|
| |glissement. |
|DT/Doc 2 p.6/15| |
| | |
|Feuille de | |
|copie | | | |En tenant compte des deux réducteurs, montrer que la |
| |fréquence de rotation du moteur pour le pointage doit être|
| |[pic]. |
|DT/Doc 2 p.6/15| |
| | |
|Feuille de | |
|copie | | Sur le document réponse 1 est représentée la partie utile de la
caractéristique mécanique du moteur de pointage actuellement utilisé.
| |Placer sur cette caractéristique le point de |
| |fonctionnement PGV en régime permanent pour un couple de |
| |moment 1.3 N.m. |
| |Lire sur cette caractéristique la fréquence de rotation |
|