Partie spécifique - Partie A (Validation du modèl… · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole remplacement - EE 2021

Mise en situation

La chaudière à granulés est composée de 4 chaines de puissance électrique (le ventilateur d'extraction des fumées, la vis de dosage, la vis de sécurité et la vis de décendrage) et d'une chaine d'information, permettant de gérer le fonctionnement. Ces éléments ont besoin d'énergie électrique pour fonctionner. Cette énergie électrique est fournie par le réseau EDF.

Il est donc important de pouvoir évaluer la consommation électrique de la chaudière et d'évaluer son efficacité énergétique.

La chaudière à granulés est dépendante de l'électricité pour fonctionner. En cas de coupure de courant (fréquent dans certaines régions en hiver), la chaudière ne peut donc pas fonctionner. Afin d'assurer la continuité du chauffage en cas de coupure de courant, il semble intéressant d'installer une alimentation électrique de secours.

Schéma de la chaudière à granulés avec ses éléments numérotés (1 à 11)

Travail demandé

Partie A: Quelle est la consommation énergétique de la chaine de puissance liée à la vis de dosage ?

La vis de dosage fait partie du système de transfert des granulés. Ce système permet de transférer les granulés du « stockage journalier » jusque dans la chambre de combustion.

Diagramme BDD (SysML) du système de transfert des granulés de bois, avec les blocs Vis de dosage et Vis anti-retour de flamme et leurs composants

Validation du réducteur:

Question A.2

À partir des résultats de la simulation multi-physique (DTS3), calculer le rapport de réduction et le rendement du réducteur programmés dans le modèle.

Question A.3

À la lecture des données constructeur (DTS1), conclure sur la modélisation du réducteur.

Validation du moteur:

Question A.4

À partir de la simulation multi-physique (DTS3), relever le couple en sortie du moteur ($C_{\text{mot}}$) et l'intensité ($I$) consommée par le moteur.

Question A.5

À partir des courbes caractéristiques du moteur asynchrone (DTS2), déterminer l'intensité ($I_{\text{const}}$) et le couple moteur ($C_{\text{const}}$) lorsque le moteur tourne à la vitesse de $2\,900\text{ tr}\cdot\text{min}^{-1}$.

Question A.6

Comparer les caractéristiques du constructeur avec les caractéristiques du modèle multi-physique et conclure sur la validité de ce modèle.

Évaluation de la consommation électrique:

Lors d'un cycle d'alimentation la vis de dosage doit faire un tour. Le moteur est commandé pour fonctionner le temps d'un cycle d'alimentation puis s'arrête.

Lors de la simulation multi-physique (DTS3), la durée de simulation (25 s) est plus longue que la durée d'un cycle d'alimentation.

Question A.7

À partir de la simulation multi-physique (DTS3), relever la durée d'un cycle d'alimentation (c'est-à-dire le temps que met la vis de dosage pour faire un tour).

Question A.8

À partir de la simulation multi-physique (DTS3), déterminer la puissance électrique ($P_{\text{elec}}$) et l'énergie électrique ($W_{\text{elec}}$) consommée par le moteur lors d'un cycle d'alimentation. Donner l'énergie en J puis en Wh.