Exercice maths

Pages: 15 (3519 mots) Publié le: 11 février 2013
GÉNIE ÉLECTRIQUE

Filière TSI

GÉNIE ÉLECTRIQUE
Étude d’un bain de dégraissage
Cette étude porte sur un sous-système technique intervenant dans le procédé Kanigen de nickelage chimique, apportant des propriétés anti-corrosives et améliorant la soudabilité de pièces en laiton. Le traitement de surface de ces pièces, partiellement automatisé, comporte deux phases de dégraissage préalables,l’une utilisant un solvant chloré en phase vapeur, l’autre un produit chimique, le D909 , en solution aqueuse. Elles seront suivies de trois phases de décapage, de la phase de nickelage, d’une phase de séchage puis de l’emballage. Toutes ces phases sont elles-mêmes entrecoupées de phases de rinçage. Le sous-système technique étudié est le bain de dégraissage chimique. Cette étude se place à l’occasiond’une mise à niveau technologique du bain, s’inscrivant elle-même dans le cadre d’une automatisation complète de la chaîne de traitement. Le sous-système comporte actuellement : 3 • Un bac ouvert en tôle d’un volume V de 0, 1 m , rempli à 80% , contenant de l’eau additionnée du produit chimique dégraissant. Le niveau est régulé par une régulation de niveau non étudiée. • Deux thermoplongeurs(résistances de chauffage constituant deux récepteurs triphasés) alimentés par un relais statique, permettant une commande de puissance par angle de phase ou par train d’onde. • Une sonde de température de type Pt 100 . • Un thermostat remplissant la fonction de régulation tout ou rien de température. • Divers capteurs permettant de gérer les aspects de sécurité et la régulation de niveau. • Unearmoire électrique regroupant les dispositifs de commande, de régulation et de protection des circuits et des personnes. La mise à niveau technologique consiste à remplacer le thermostat par un régulateur de température afin de permettre la supervision par un API . Le régulateur permet de mettre en œuvre une régulation tout ou rien, du type de celle en service actuellement, ou linéaire.

ConcoursCentrale-Supélec 2000

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GÉNIE ÉLECTRIQUE

Filière TSI

Filière TSI
L’étude porte tout d’abord sur le comportement du bain, à des fins de modélisation et d’identification. Le sujet aborde ensuite les deux types de régulation envisageables ainsi que les deux commandes de puissances autorisées par le relais statique. Les performances comparées permettront de choisir un type de commande depuissance et un type de régulation.Une partie porte sur l’électronique de mesure mise en œuvre autour de la sonde Pt 100 . Le sujet comporte cinq parties très largement indépendantes.

Partie I - Modélisation et identification du bain
Le bain de dégraissage peut-être considéré comme un système d’entrée p ( t ) , puissance électrique active et réglable consommée par les thermoplongeurs, et de sortieθ ( t ) , température du bain. Cette partie a pour objectif la détermination d’un modèle simple du comportement du bain et sa validation à l’aide de l’enregistrement de l’évolution de la mesure de sa température, lors d’une commande particulière. Le modèle théorique sera établi à partir des considérations suivantes : • Une partie de l’énergie fournie par effet Joule au bain est accumulée par lasolution dégraissante, l’autre partie étant transférée au milieu ambiant. • La partie de l’énergie transférée au milieu ambiant sera prise en compte par la notion de résistance thermique, notée R th , exprimée en K ⁄ W . • La sonde introduit un retard pur entre l’évolution de la température θ ( t ) du bain et l’évolution de la mesure, notée θ m ( t ) . On rappelle la chaleur massique de l’eau C =4, 18 J ⁄ gK et la masse volumique 3 3 de l’eau ρ = 10 kg ⁄ m . Le produit dégraissant ne modifie pas sensiblement les constantes précédentes. On procède à un enregistrement de l’information température θ m ( t ) délivrée par la sonde Pt 100 lors d’une phase de démarrage du bain. Cette phase consiste à amener le bain à ébullition à partir de la température ambiante, notée θ a , ce qui améliore...
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