Partie B : Vérification des performances électriq… · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole - EE 2021

Mise en situation

Extrêmement répandue, la méduse lune fréquente toutes les mers et les océans du globe, à l’exception des eaux très froides des régions polaires. La prolifération des méduses est un indicateur du réchauffement de la température des eaux, mais aussi de la disparition de leurs prédateurs (tortues marines, thons, poisson-lune…).

Afin de sensibiliser les visiteurs aux effets du réchauffement climatique, l’aquarium des méduses est situé à l’entrée de l’Arche des petites bêtes. Dans la première zone (zone d’alerte sur les menaces pesant sur l’environnement), l’idée principale est de prévenir l’homme quant à l’urgence d’agir pour sauver la biodiversité.

Pour éviter toute mort rapide des méduses en captivité, il est essentiel de garantir certaines conditions de vie au niveau de leur aquarium. Il est spécialement conçu pour les méduses afin de créer un flux d’eau continu. Il a, de plus, des formes arrondies afin que les méduses ne puissent pas se bloquer dans les coins. Une filtration est également assurée pour que ces dernières ne puissent pas être aspirées. La température optimale pour la conservation des méduses est comprise entre 18 et 22°C.

Travail demandé

Comment assurer un flux continu d’eau dans l’aquarium des méduses ?

Le constructeur de l’installation décide d’utiliser une pompe électrique. L’alimentation en énergie électrique de la pompe se fait à partir du réseau de distribution EDF via un modulateur de puissance de type gradateur pour assurer la variation de débit de la pompe. Le contrôle de la température est réalisé via un asservissement de température (non étudié ici) agissant sur un échangeur thermique. Afin d’éviter que les méduses ne soient aspirées par le système de circulation de l’eau, un filtre est placé en sortie du bassin. Le schéma de principe de l’installation est fourni dans le document technique DTS1.

Le cahier des charges impose un débit volumique de $500\text{ L}\cdot\text{h}^{-1}$ (soit $1{,}39\cdot 10^{-4}\text{ m}^3\cdot\text{s}^{-1}$).

Le choix du matériel devra permettre une utilisation au plus près du point de fonctionnement optimum et ainsi obtenir un rendement de la pompe supérieur à 60 %.

Partie B: vérification des performances électriques

Le choix du constructeur pour la modulation de puissance se porte sur un gradateur. L'objectif est de vérifier le respect du cahier des charges en termes de rendement de la pompe.

Des essais sont réalisés sur le système réel afin de vérifier la consommation électrique de la pompe. Les résultats des mesures sont présentés sur le DTS4. L'essai est réalisé alors que la puissance hydraulique de la pompe est de 7W.

Question B.1

Déterminer le type de gradateur à mettre en œuvre (angle de phase ou train d'ondes), sachant que celui-ci est utilisé pour piloter une pompe. Justifier ce choix.

Question B.2

Le Document Technique DTS5 présente différents choix possibles pour le gradateur. Donner la référence du gradateur le plus adapté au pilotage de la pompe en place. Justifier le choix en définissant les critères pris en compte.

Référence

009100

009101

008200

008201

Type de gradateur

Train d'ondes

Train d'ondes

Angle de phase

Angle de phase

Fréquence d'alimentation

50/60 Hz

50/60 Hz

50/60 Hz

50/60 Hz

Tension d'alimentation

1x230 V

1x230 V

1x230 V

1x230 V

Intensité Moteur

2A

9A

2A

9A

Prix

180 € HT

210 € HT

230 € HT

260 € HT

Question B.3

Calculer les puissances active, réactive et apparente du moteur lors de l'essai (DTS4).

DTS4: mesures de la consommation électrique de la pompe

Question B.4

Déterminer le rendement de la pompe dans ces conditions.

Question B.5

Conclure quant au respect du cahier des charges.