sommaire

ELECTRO (8)

electro9

Dans cette partie pratique, vous devez respecter les consignes de sécurité. En particulier :        
VOUS NE POUVEZ PAS METTRE SOUS TENSION LE SYSTEME SANS L'AUTORISATION
DE VOTRE PROFESSEUR.

Demander à votre professeur les instructions pour les manipulations de l'eau pendant le remplissage ou la
vidange. Les manipulations de l'eau se feront avec l'accord préalable de votre professeur. Tous les 
changements de paramètres seront à faire vérifier par votre professeur avant de commencer les essais de
façon à ne pas perdre de temps, le refroidissement du bain étant assez long à exécuter.

PRESENTATION GENERALE ET OBJECTIFS DE VOTRE PARTIE PRATIQUE :

On se propose dans cette  première partie consacrée à la régulation de température du bain régulé, de
procéder à une utilisation du régulateur en "MODE DOSAGE DE PUISSANCE" et dans les essais suivants
en "MODE TOUT OU RIEN" (TOR). L'objectif global est de VALIDER le principe de fonctionnement du "GRADATEUR" qui est l'élément principal de puissance du système de régulation électrique. ( Elément
appelé aussi "gradipak" par le constructeur ). La documentation complète du système bain régulé est
disponible à tout moment.

Identifier : la situation du régulateur de température sur la maquette.
Identifier : la sonde de température qui communique l'information température au régulateur sur la
maquette.
Identifier : le pré-actionneur qui reçoit les informations de commande de la part du régulateur.
Identifier : l'actionneur qui permet le chauffage du bain régulé. Donner vos conclusions par écrit,
vous pouvez vous aider de la documentation constructeur du système.

QUESTIONS PRELIMINAIRES :  ( reprendre la même numérotation sur votre copie par exemple : Q1 ).

LA MAQUETTE N'EST TOUJOURS PAS SOUS TENSION.

Q1. Préciser si le régulateur de température commande le gradateur (1) à partir d'une tension
Uc 0 à 10 volts ou (2) à partir d'un courant Ic de 4 à 20 milliampères. Justifier ce choix.
Q2. La lecture du signal de commande du gradateur est faite par un appareil à aiguille gradué
avec n de 0 à 100 divisions. ( identifier cet appareil sur la maquette ).
Donner l'équation du signal de commande Ic = f ( n ) en fonction de la lecture n de 0 à 100 divisions.
Donner l'équation de la puissance P% disponible sur l'actionneur : résistance de chauffage
(thermoplongeur). Sachant que  pour P% = 100, le chauffage est au maximum : environ Pmaximum = 3 000
watts. Forme : P% = f ( Ic ). Tracer ce graphe.
Q3. Calculer P% pour la valeur Ic = 4 mA et P% pour la valeur maximum Ic = 20 mA. Porter les points sur
le graphe P% = f ( Ic ), point (A) en rouge pour Ic = 4 mA et point (B) en vert pour Ic = 20 mA.
Q4. A partir de la lecture du dossier technique, préciser le numéro de la position du cavalier de sélection
du type de signal de commande dans le gradateur "gradipak". Quels sont les autres types de commande en
courant et en tension. 
Q5. Citer l'activité principale du système "bain régulé" d'un point de vue de l'analyse fonctionnelle.
Q6. Donner le schéma de principe d'une boucle fermée de régulation en mode "tout ou rien". Entourer le
régulateur et donner la fonction de chaque composant de cette boucle : le comparateur, le régulateur, le
gradateur, le thermoplongeur, la sonde de température et son interface capteur. Situer sur votre schéma
l'alimentation principale en énergie et l'influence des pertes ou perturbations extérieures.
Q7. Avant de procéder au premier essai sous tension désigner en présence de votre professeur les
composants principaux de la maquette : la cuve, le mélangeur, le régulateur, la sonde de niveau, le
régulateur de débit, le thermoplongeur, le modulateur, le serpentin, la sonde de température PT100 du
régulateur, la sonde mobile. Vous ne pourrez pas commencer les essais tant que vous n'aurez pas répondu
correctement à cette question. Faire valider par votre professeur sur votre copie.

UTILISATION DU REGULATEUR EN MODE MANUEL : OU DOSAGE DE PUISSANCE.

Installer  un appareil de contrôle pour visualiser l'allure du courant qui traverse le thermoplongeur.
Faire vérifier le branchement.
Q8. La cuve étant remplie d'eau "froide", noter la valeur de la température initiale du bain : T0.
Q9. Placer le paramètre "Enbl" à la valeur 1. Donner la signification de ce paramètre.
Q10. Configurer le régulateur de façon à visualiser et à modifier le paramètre "OP".
Donner la signification de ce paramètre.

En présence de votre professeur et avec son accord, mettre le système sous tension secteur.

Q11. En faisant varier le paramètre "OP" de 0 à 100, relever et remplir simultanément un tableau avec les données suivantes : "OP", la déviation "n", le courant de consigne "Ic", la période T du courant qui
traverse le  thermoplongeur ( oscilloscope en mode ROLL ), le temps de conduction t1 et le rapport
cyclique a ( avec a = t1/ T ).

Mettre le système bain régulé HORS TENSION par l'appui sur le bouton ARRET. Refroidir la cuve
suivant les recommandations vues avec votre professeur. Toute mauvaise manipulation sera
sanctionnée.

Q12. Le principe de fonctionnement défini à la question Q3 est-il bien validé ? Justifier la réponse et
vérifier avec les valeurs relevées.
Q13. En posant l'équation de la puissance électrique du thermoplongeur p = k. Pmaximum, déduire les
valeurs minimum et maximum du coefficient k : identifier ce coefficient.
Q14. On a donné la puissance maximum du thermoplongeur : Pmaximum = 3 000 watts, déduire la valeur de
la résistance ohmique de ce thermoplongeur et la valeur de l'intensité du courant secteur. Pouvez vous
vérifier cette valeur au cours des essais : avec quel appareil de contrôle ?
Q15. Tracer le graphe : Ic = f ( OP% ) à partir des mesures effectuées précédemment.
Q16. Donner l'équation. Tracer le graphe : P = f ( n ). Donner l'équation. Conclure sur l'utilisation du mode
dosage de puissance.

UTILISATION DU REGULATEUR EN MODE TOUT OU RIEN (TOR).

Lancer le logiciel d'acquisition " THVISION ", la cuve est maintenant "refroidie", vérifier si c'est bien le cas.
Questions préliminaires : le système étant toujours à l' arrêt " HORS TENSION ", mais le régulateur  alimenté !
Q17. Déterminer qu'elles seraient les valeurs des paramètres du régulateur pour le positionner
en MODE TOR. Proposer les valeurs à votre professeur : pB = .... Rate = .... PSet = ....
Donner par écrit la signification exacte de ces paramètres principaux du régulateur.
Q18. Régler également le paramètre "diff" à la valeur de 0,5 % et la consigne à la valeur de 35°C.
Entrer tous les bons paramètres et valider. Vérifier les valeurs des paramètres directement sur le
régulateur. Sont-ils corrects ? Les paramètres sont dirigés de l'ordinateur vers le régulateur par le
logiciel et une liaison série RS485. En cas d'erreur, modifier les paramètres, sinon vous allez obtenir une
perte de temps au minimum d'une demi-heure. (vidange, refroidissement).
Les paramètres "graphiques" de l'écran seront les suivants : 

--- point haut fixé à 45°C, point bas fixé à 15°C et temps d'acquisition fixé à 20 minutes.
--- 1°C par division en vertical et 1 minute par division en horizontal. Vérifier et valider.
--- régler la charge "thermique" ou perturbation à 30 litres par heure ( 30% ).

Q19. Donner le rôle de la charge thermique, identifier le circuit de l'eau de refroidissement sur la maquette : entrée et évacuation. Décrire ce circuit par un schéma ainsi que les 2 méthodes de refroidissement de la cuve.
Q20. Avant de mettre sous tension le circuit de chauffage,
faire vérifier tous les paramètres par votre professeur. Faire valider sur votre copie.
Q21. Avant de mettre sous tension, préparer un tableau de données avec :
--- la température initiale du bain : T0. (avant la mise sous tension).
--- Depuis la mise en marche au temps "t0", le temps "t35" mis pour atteindre la première fois la
température de consigne 35°C.
--- la température MAXIMALE atteinte par le bain pendant tout l'essai "TMAXI".
---la valeur du nombre de wattheures sur le compteur avant la mise en marche (W0).
--- la valeur du nombre de wattheures (W35) quand la température atteint pour la première fois 35°C.
--- la valeur de l'énergie consommée W=W35 - W0. En régime établi :
--- la valeur de l'énergie consommée pendant 1 heure de fonctionnement en régime établi W1H = .... 
--- la valeur de la température du bain "Ton" quand le voyant rouge du gradateur s'allume
et le temps "Ton".
--- la valeur de la température du bain "Toff" quand le voyant rouge du gradateur s'éteint
et le temps "toff".
--- la période T du chauffage en régime établi. (perturbation constante).
--- la valeur de la température du bain maximale " Tmaxi " et celle minimale " Tmini ".
Ne poursuivre que si votre tableau est prêt, se munir d'un chronomètre pour mesurer les temps avec précision.

En présence de votre professeur et avec son accord, placer la consigne de température à 0°C, à
partir du régulateur et mettre le système sur MARCHE. Lancer le tracé de la courbe avec le
logiciel et attendre exactement 1 minute. Placer la consigne de température à 35°C à partir du
régulateur. Commencer les relevés.

Q22. Relever les données et remplir le tableau pour la période de montée à 35°C.
Q23. Relever les données et remplir le tableau pour la période "de régime établi".

Au bout du temps prévu pour l'essai, c'est à dire 20 minutes,
NE PAS COUPER LE SECTEUR, NE PAS ARRETER LE CHAUFFAGE, LAISSER LE SYSTEME EN
FONCTIONNEMENT.

Q24. Sauver votre courbe à l'écran : nom de fichier = votre nom ( 8 premières lettres ) et imprimer votre
courbe. ( en cas de problème ou d'absence d'imprimante : relever la courbe sur le papier gradué fourni
par le professeur ).

Pour gagner du temps passer directement à l'essai suivant en Q28. Revenir en Q25 pendant l'essai.

Exploitation de l'essai en mode TOR :
Q25. Compléter obligatoirement votre relevé de température :
q = f ( t ) avec une indication P% = f ( t ), l'échelle de temps étant commune aux deux graphes.
Faire figurer les temps de commutations entre les 2 courbes.
Q26.  En régime établi : observer les courbes et déduire
--- le temps de passage du courant dans le thermoplongeur : t1.
--- la période T du passage du courant.
--- le rapport cyclique k.
Q27. Déduire la valeur de la "puissance moyenne" délivrée par le thermoplongeur en régime établi : 
--- calculer cette valeur avec : pmoy = k . PMAXI
--- dire à quoi correspond cette puissance dite de "maintien".

ESSAI TOR n° 2 suite : 

Q28. La charge thermique ou perturbation est toujours fixée à 30 litres par heure.
Modifier les paramètres graphiques de l'écran comme indiqué : 

--- point haut 45°C, point bas 25°C et temps d'acquisition de 20 minutes. Vérifier et valider.
Lancer un nouveau tracé de courbe sur le logiciel. 

Au bout d'un temps égal à 5 minutes passer à la question Q29.

ESSAI TOR n°3 suite et fin :

Q29. Régler rapidement la charge thermique ou perturbation à la valeur de 100 litres par heure.
Ne rien changer au déroulement du tracé de la courbe et attendre la fin des 20 minutes.
--- relever ou imprimer la courbe à la fin du temps.

MISE HORS TENSION par appui sur le bouton ARRET CHAUFFAGE.

Exploitation de l'essai en perturbation variable :

Q30. Déterminer les nouveaux paramètres :
--- le temps de passage du courant dans le thermoplongeur : t1
--- la période T du passage du courant.
--- le rapport cyclique k. Déduire la valeur de la puissance "moyenne" délivrée par le thermoplongeur.
Conclure sur la validité de la régulation en cas de perturbations de la température.
Comparer les consommations en  énergie pour 1 heure de fonctionnement dans les 2 essais ci-dessus.

©2002 concept par SIECLE21 (F6AGV) toute reproduction autorisée si mention du site. Mise à jour le : 04/09/2008