Sciences et Technologies de l’Industrie et du Développement Durable
Enjeux liés à l'énergie
Approche fonctionnelle et structurelle des produits TD STI2D
Lycée Jules Ferry – Versailles 1/2
ETUDE DE PUISSANCE MECANIQUE
1. Perceuse
Le foret d’une perceuse tourne à 100 tr/min.
A sa puissance maximale, le moteur de la perceuse absorbe 10A.
La tension de la batterie est de 24V
Dans ces conditions, le moteur tourne à 2670 tr/min.
Le rendement du moteur électrique est de 89%.
Le rendement du réducteur de 75%.
Un réducteur de vitesse de rapport 1/26, est placé entre le moteur électrique et le mandrin de la perceuse. Ce réducteur réduit la vitesse du moteur.
Compléter la représentation fonctionnelle ci-dessous avec les éléments de l’énoncé.
1.1. Déterminer la puissance électrique absorbée par le moteur Pamot. 1.2. Déterminer la puissance mécanique sur l’arbre du moteur Pumot. 1.3. Déterminer la puissance mécanique sur le forêt Pforet.
1.4. Déterminer la fréquence de rotation du forêt nforet en tr/min 1.5. Déterminer la vitesse de rotation du moteur .en rad/s 1.6. Calculer le couple exercé par le forêt Cforet
2. Monte-charge hydraulique
Un monte-charge hydraulique permet de soulever des charges de 10 tonnes à une vitesse de 0,05m/s.
Le groupe hydraulique est constitué d’un moteur électrique dont la puissance mécanique est de 4,5kW de rendement égal à 89% et qui tourne à 3000 tr/min. Ce moteur entraine une
pompe hydraulique.
2.1. Déterminer la puissance de poussée du monte-charge Pmc. 2.2. Déterminer la puissance électrique absorbée par le moteur Pamot. 2.3. Déterminer le rendement global du système global.
2.4. Déterminer le couple présent sur l’arbre moteur Cumot.
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3. Motorisation des miroirs d’une centrale solaire thermique
Des miroirs motorisés permettent de concentrer les rayons du soleil vers un même point. Cette concentration de rayons permet de chauffer à très haute température un fluide
caloporteur qui est ensuite utilisé pour chauffer de l’eau, faire de la vapeur, faire tourner une turbine qui fait tourner un alternateur et enfin produire de l’électricité.
Le mouvement du miroir est obtenu à l’aide d’un moteur électrique. Un double réducteur de vitesse permet d’adapter la vitesse de rotation du moteur à la vitesse de déplacement du panneau.
Moteur électrique :
Puissance électrique absorbée =
= 95%
Réducteur 1 :
Rapport de réduction=100.
1= 55%
Réducteur 2 :
Rapport de réduction=2000.
1 = 35%
Vitesse du miroir :
Effectue un angle de 90° et 10min.
Le couple nécessaire pour faire tourner le miroir est de 300Nm
Compléter la représentation fonctionnelle ci-dessous avec les éléments de l’énoncé.
Miroir Pelec
3.1 Calculer la vitesse de rotation du miroir Ωmir en rad/s
3.2 Calculer la fréquence de rotation du miroir nmir en tr/s puis en tr/min 3.3 Calculer la puissance mécanique au niveau du miroir Pmir en W.
3.4 Calculer la vitesse de rotation du moteur Ωmot en rad/s
3.5 Calculer la fréquence de rotation du moteur nmot en tr/s puis en tr/min 3.6 Calculer la puissance mécanique au niveau du moteur Pumot en W 3.7 Calculer la puissance électrique absorbée par le moteur Pamot en W 3.8 Calculer l’intensité du courant absorbée par le moteur Iamot en A
