td production electrique a partir de l'energie solaire - bts ...

TD PRODUCTION ELECTRIQUE A
PARTIR DE L'ENERGIE SOLAIRE CORRIGE
On donne : Le dossier sur l'installation de pompage
La documentation technique On demande : Analyser le dossier sur l'installation de pompage
Effectuer le dimensionnement de
l'installation
photovoltaïque
On exige : Le remplissage correct du document réponse
Durée : 2 heures
Partie 1 : Dimensionnement hydraulique A-CARACTERISTIQUES DE LA POMPE 1.1 ) Déterminer la hauteur manométrique à l'aspiration HMA (Doc LEROY
SOMER) 1.1.1 ) Calculer les pertes en charges à l'aspiration.
Déterminer le coefficient en mm de CE par mètre de
tuyau en m.
Calculer ensuite les pertes en charges pour la longueur
d'aspiration (La).
1.1.2 ) Calculer HMA à partir de HGA et des pertes en charges à
l'aspiration. Donner la formule de HMA. Calculer la Hauteur Manométrique à l'Aspiration.
1.2 ) Déterminer la hauteur manométrique au refoulement HMR (Doc LEROY
SOMER) 1.2.1 ) Calculer les pertes en charges au refoulement. Déterminer le coefficient en mm de CE par mètre de
tuyau en m.
Calculer ensuite les pertes en charges pour la longueur de
refoulement (Lr).
1.2.2 ) Calculer HMR à partir de HGR, des pertes en charges au
refoulement et
de la pression P. Pour le calcul de la pression P,
tenir compte de
l'expression : 1Bar = 10mCE. Donner la formule de HMR. Calculer la Hauteur Manométrique au Refoulement.
1.3 ) Déterminer la hauteur manométrique totale HMT (Doc LEROY SOMER) 1.3.1 ) Calculer HMT en fonction de HMA et HMR.
Donner la formule de HMT. Calculer la Hauteur Manométrique Totale.
1.4 ) Déterminer la puissance hydraulique 1.4.1 ) Calculer la puissance hydraulique ( Ph ) en Watts.
Ph = ( x g x Qv x HMT avec Ph en W ( en kg/m3 ici = 1000 g = 9. 81 Qv en m3/s HMT en m
B-CHOIX DE LA POMPE 2.1 ) Déterminer la puissance de la pompe 2.1.1 ) Calculer la puissance utile du moteur de la pompe si le
rendement ((h) est
de 0,47. 2.1.2 ) Calculer la puissance absorbée de la pompe si le
rendement ((m) est
de 0,68. 2.1.3 ) A partir de la documentation sur les pompes centrifuges
multicellulaires,
déterminer sur l'abaque H = f (Q) le type de pompe à
utiliser. 2.1.4 ) Déterminer sur l'abaque ci-dessous la pompe à utiliser. Partie 2 : Dimensionnement électrique 1 ) Bilan de consommation | |Nombre |Puissance (W) |Durée (h) |Energie |
| | | | |consommée Ej |
| | | | |(Wh/j) |
|Pompe |1 |1200W |1h |1200 |
|Total | | | |1200 | 2 ) Détermination du dimensionnement solaire L'installation se trouve à Vezin le Coquet (5 km à l'ouest de rennes).
Utilisez la carte de l'ensoleillement de la France.
3 ) Détermination de la capacité des batteries On désire une autonomie de 7 jours. La tension en sortie des batteries
sera 24 V. On utilise des batteries solaires.
4 ) Effectuer le choix des panneaux solaires ( multi cristallin ) Choisir le nombre, la référence et la puissance des panneaux solaires
(solution pour fonctionner en 24 V).
5 ) Représenter le schéma de raccordement des panneaux pour la solution en
24V Donner le courant dans chaque branche (Ip) et le courant total (It) en
sortie des panneaux. 6 ) Effectuer le choix des batteries (stationnaire ou semi stationnaire) Choisir le nombre, la référence et la capacité (Solution en 24 V).
Représenter le schéma de raccordement des batteries.
7 ) Effectuer le choix de l'onduleur et de la pompe Calculer le courant dans la pompe si la puissance est de 1200W, le
cos? = 0,95 et la tension de 230V. Choisir dans la documentation la
pompe.
Choisir l'onduleur pour un fonctionnement en 24V continu en version
sinusoïdal. Donner sa référence et sa puissance s'il alimente la
pompe. 8 ) Effectuer le choix du régulateur Effectuer le choix du régulateur en fonction du courant venant des
panneaux. Donner sa référence.
9 ) Choix des sections de câbles a) La distance entre les panneaux solaires et la batterie est
de 17 m.
Déterminer la section des conducteurs pour cette liaison
(voir page suivante). b) La distance entre la batterie et l'entrée de l'onduleur est de
2,5m. La puissance
de la pompe est de 1200W et la tension des batteries est de
24V.
10 ) Déterminer la section des conducteurs pour entre l'onduleur et la
pompe La distance entre l'onduleur et la pompe est de 17 m. On limite la chute de
tension à 3%.
Calculer pour chaque section (1,5, 2,5, 4mm²) la résistance d'un conducteur
(R), la résistance totale du circuit (RT), la chute de tension pour chaque
section ((u) et le pourcentage de chute de tension ( % = (u / U) avec U =
230V. Choisir la section la plus appropriée.
|Section |1,5 mm² |2,5 mm² |4 mm² |6mm² |10 mm² |16 mm² |25 mm² |
|normalisé| | | | | | | |
|e | | | | | | | |
11 ) Déterminer le choix de la protection et de la commande pour
l'inverseur de source. Schéma de principe
La pompe utilisée est une pompe monophasée 220/240V 2 pôles à condensateur
permanent. La référence est : EURO INOX 40/50 M. La puissance absorbée (P1)
est de 1200W et la puissance nominale P2 (utile) est de 750W. L'intensité
nominale (In) est de 5,3A sur la documentation technique. Le courant de
démarrage (Id) est égal à 4 In.
La section utilisée est 4² en sortie des contacteurs K2 et K3. La tension
délivrée par l'onduleur est 230V. La longueur totale du câble est de 17m.
La médiathèque est alimentée à partir du réseau EDF 230/400V. Le schéma de
liaison à la terre est TT.
Au niveau de l'onduleur, le neutre est relié à la terre.
La norme à appliquer concernant les disjoncteurs est la NF C 61 410 (NF EN
60898). Un différentiel 30mA sera utilisé pour la protection des personnes
au niveau de Q1.
En Amont de Q2, on trouve un interrupteur différentiel 40A 30mA. A ) Calculer le courant de court-circuit entre l'onduleur et la
pompe. On rappelle que Icc = Uo / ZT
On considère que la réactance est négligée car la section est
inférieure à 50mm². B ) Choisir le disjoncteur Q1 dans la gamme DT 40 Vigi de chez
Schneider. On rappelle que le courant de court circuit Icc < Pdc du disjoncteur.
C ) Compléter le tableau |Repère |Courant |Calibre|Désignation |Référence |Constructeu|
| | | | | |r |
|Q1 |I = 5,49A|In = |Disjoncteur DT 40 |21 442 |Schneider |
| | |10A |Courbe C Uni+N 10A | | |
| | | |30mA | | |
|Q2 |I = 5,49A|In = |Disjoncteur DT 40 |21 024 |Schneider |
| | |10A |Courbe C | | |
| | | |Uni+N 10A | | |
|Q3 |I = |In = 2A|Disjoncteur DT 40 |21 020 |Schneider |
| |0,032A | |Courbe C | | |
| | | |Uni+N 2A | | |
|Q4 |I = |In = 2A|Disjoncteur DT 40 |21 020 |Schneider |
| |0,016A | |Courbe C | | |
| | | |Uni+N 2A | | |
|K1 |I = 5,49A|In = |Relais 24V DC |62 329 0240|Finder |
| | |16A |2 contacts inverseur|040 | |
| | | | | | |
| | | |Embrochable sur | | |
| | | |support | | |
|K2 |I = 5,49A|In = |Contacteur 25A 230V |15 380 |Schneider |
| | |10A |2F | | |
|K2 |I = |In = |Contact auxiliaire |15 914 |Schneider |
| |0,016A |10A |ACTo+f | | |
| | | |2A 230V 1O+1F | | |
|K3 |I = 5,49A|In = |Contacteur 25A 230V |15 380 |Schneider |
| | |10A |2F | | |
|K3 |I = |In = |Contact auxiliaire |15 914 |Schneider |
| |0,016A |10A |ACTo+f | | |
| | | |2A 230V 1O+1F | | |
|K4 |I = |In = |Contacteur 16A 230V |15 382 |Schneider |
| |0,016A |10A |1O+1F | | | Remarques : Structure réelle de l'installation
BJ : boite de jonction (au niveau des panneaux photovoltaïques. Elle est
située à l'extérieur près des panneaux photovoltaïque