Chaînes d'énergie et d'information : exercices de Bac pro MSPC

La batterie fournit l'énergie : chaîne d'énergie (bloc alimenter).

Le capteur de présence relève une grandeur physique et produit un signal : chaîne d'information (bloc acquérir) ³.

Le moteur électrique convertit l'énergie électrique en énergie mécanique : chaîne d'énergie.

L'automate traite les signaux reçus et décide des ordres : chaîne d'information.

Le variateur adapte l'énergie envoyée au moteur selon l'ordre reçu : chaîne d'énergie.

L'écran de dialogue échange des données avec l'opérateur : chaîne d'information.

Le réducteur transmet l'énergie mécanique en changeant vitesse et couple : chaîne d'énergie.

Le panneau reçoit de l'énergie lumineuse et la sort sous forme électrique.

La batterie reçoit l'énergie électrique, la stocke sous forme chimique, puis la restitue en électrique.

Le circuit de commande distribue l'énergie électrique à la lampe quand la nuit tombe.

La lampe reçoit de l'énergie électrique et la convertit en énergie lumineuse (avec un peu de chaleur).

On ordonne : alimenter (panneau), stocker (batterie), distribuer (circuit), convertir (lampe).

Formule : $\eta = \dfrac{P_{utile}}{P_{absorbée}}$.

Remplacement : $\eta = \dfrac{400}{500}$.

Résultat : $\eta = 0{,}8$, soit 80 %.

Pertes : $500 - 400 = 100\ \text{W}$.

Écris la relation : $\eta_{global} = \eta_{variateur} \times \eta_{moteur} \times \eta_{transmission}$.

Remplace : $\eta_{global} = 0{,}95 \times 0{,}80 \times 0{,}90$.

Calcule d'abord $0{,}95 \times 0{,}80 = 0{,}76$.

Puis $0{,}76 \times 0{,}90 = 0{,}684$.

Conclus : environ 68,4 % de la puissance électrique à l'entrée du variateur arrive à la roue.

Relation : $\eta = \dfrac{P_{utile}}{P_{absorbée}}$.

On isole : $P_{absorbée} = \dfrac{P_{utile}}{\eta}$.

Remplace : $P_{absorbée} = \dfrac{300}{0{,}6}$.

Calcule : $P_{absorbée} = 500\ \text{W}$.

Puissance à la sortie du moteur : $2\,200 \times 0{,}88 = 1\,936\ \text{W}$.

Puissance à la sortie du réducteur : $1\,936 \times 0{,}90 = 1\,742{,}4\ \text{W}$.

Vérification par le rendement global : $0{,}88 \times 0{,}90 = 0{,}792$ et $2\,200 \times 0{,}792 = 1\,742{,}4\ \text{W}$.

Chaîne d'information : capteur de présence, puis automate (traiter), puis ordre vers le contacteur et le variateur (communiquer).

Chaîne d'énergie : réseau électrique (alimenter), contacteur (distribuer), variateur (moduler), moteur (convertir), réducteur (transmettre).

Voyant de sortie allumé : l'automate a émis l'ordre. La chaîne d'information est probablement saine jusqu'à la sortie de l'automate, la panne se situe plus probablement en aval.

Avant d'intervenir, mets le système à l'arrêt selon la procédure et consigne l'énergie.

Vérifie dans l'ordre le contacteur (bobine et contacts), puis l'alimentation et les défauts du variateur, puis le moteur (bobinage, alimentation), enfin le réducteur et l'accouplement.

Après réparation, remets en service selon la procédure et contrôle le démarrage.

Rendement global : $0{,}96 \times 0{,}90 \times 0{,}85$.

Calcul : $0{,}96 \times 0{,}90 = 0{,}864$ puis $0{,}864 \times 0{,}85 = 0{,}7344$.

Puissance absorbée : $P_{abs} = \dfrac{3\,060}{0{,}7344} \approx 4\,166{,}67\ \text{W}$.

Pertes totales : $4\,166{,}67 - 3\,060 \approx 1\,106{,}67\ \text{W}$.

Contrôle : $4\,166{,}67 \times 0{,}7344 \approx 3\,060\ \text{W}$.