La chaîne d'énergie en BTS CPI

Le ou la titulaire du brevet de technicien supérieur « Conception des produits industriels » est amené à exercer son métier dans les domaines de la conception et de la définition des ensembles mécaniques, intégrés ou non dans un système pluri technique.

Dans son activité professionnelle, il ou elle est confronté(e) au dimensionnement des chaînes d’énergie, en particulier lors de la motorisation électrique des systèmes étudiés. Cette consommation électrique représente 75% de l’énergie consommée dans l’industrie.

Sachant qu’il est possible d’économiser 30% de cette énergie par l’amélioration du rendement, un dimensionnement correct associé à des dispositifs de régulation optimisés, le titulaire du BTS CPI participe donc à l’éco-conception des systèmes en intégrant ces données dans ses propositions de conception des systèmes.

La ressource au format vidéo comporte 2 modules :

• Module 1 : Connaissances
• Module 2 : Travaux pratiques

La demande d'accès au parcours doit être formulée auprès de la plateforme M@gistère de l'académie de Limoges.

https://magistere.education.fr/ac-limoges/

Extrait de la ressource

• Module 1 - Durée : 24 min - Enjeux liés à la chaîne de conversion d'énergie

Objectifs : Définir les éléments du cahier des charges nécessaires au bon dimensionnement de la chaîne

La nécessité d'une approche globale des systèmes
La loi fondamentale de la dynamique
Caractéristiques mécaniques des systèmes entraînés
Notion de point de fonctionnement
Notion de quadrants de fonctionnement
Calcul du couple équivalent thermique
Éléments nécessaires au dimensionnement selon les applications

Vidéo 1 : Approche globale de la chaîne de conversion d'énergie

Vidéo 2 : Couple résistant et point de fonctionnement

Vidéo 3 : Quadrants de fonctionnement - Application à vitesse variable

Vidéo 4 : Paramètres nécessaires au choix des éléments de la chaîne

Sommaire complet de la ressource

Module 1 : Connaissances

• M1.1 - Durée : 7 min - L'efficacité énergétique de la chaîne de conversion électromécanique

Quels enjeux?
Quelles contraintes?
Quelles solutions?

• M1.2 - Durée : 24 min - Enjeux liés à la chaîne de conversion d'énergie

Objectifs : Définir les éléments du cahier des charges nécessaires au bon dimensionnement de la chaîne

La nécessité d'une approche globale des systèmes
La loi fondamentale de la dynamique
Caractéristiques mécaniques des systèmes entraînés
Notion de point de fonctionnement
Notion de quadrants de fonctionnement
Calcul du couple équivalent thermique
Éléments nécessaires au dimensionnement selon les applications

• M1.3 - Durée : 30 min - Machine à courant continu

Objectifs :

Comprendre le principe de fonctionnement en génératrice et en moteur
Modéliser la machine à l'aide d'un schéma équivalent
Définir les équations de fonctionnement
Comprendre la constitution d'une machine à courant continu
Établir la caractéristique mécanique C=f(N)
Définir les zones de fonctionnement
Comprendre les données constructeur
Comprendre la constitution d'un servo-amplificateur
Établir le bilan énergétique
Connaître les avantages, inconvénients et domaines d'application

• M1.4 - Durée : 35 min - Machine synchrone

Objectifs :

Comprendre le principe de fonctionnement
Établir la relation entre vitesse de rotation et fréquence
Comprendre la constitution d'un alternateur à excitation réglable
Établir la modélisation, le schéma équivalent, les relations
Établir l'expression du couple
Comprendre le fonctionnement à vitesse variable
Utiliser les caractéristiques mécaniques du constructeur
Établir le bilan énergétique
Faire le bilan des avantages et inconvénients, connaître les domaines d'utilisation

• M1.5 - Durée : 55 min - Machine asynchrone

Objectifs :

Comprendre le principe de fonctionnement
Comprendre la constitution d'une machine asynchrone
Établir le bilan énergétique
Modéliser la machine asynchrone
Définir les équations de fonctionnement
Établir la caractéristique mécanique C=f(N)
Comprendre les données constructeur
Comprendre la plaque signalétique et le couplage
Étudier la problématique liée au démarrage
Comprendre le fonctionnement à vitesse variable
Faire le bilan des avantages et inconvénients, en déduire les domaines d'utilisation

Module 2 : Travaux pratiques

• M2.1 - Durée : 26 min - Efficacité énergétique - Bilan énergétique - Caractéristique Couple Vitesse

Objectifs :

Définir le rendement et l'indice d'efficacité énergétique d'un moteur asynchrone
Déterminer le couple de pertes
Tracer la caractéristique Cem = f(N)
Tracer la caractéristique Cu = f(N) dans la zone utile de fonctionnement
Établir un bilan énergétique

• M2.2 - Durée : 50 min - Choix du mode de démarrage pour application à forte inertie

Objectif :

Comparer les performances de quatre modes de démarrage (Direct, Étoile Triangle, Démarreur électronique, Variateur de vitesse) sur une application d'entraînement de scie à ruban portative

• M2.3 - Durée : 33 min - Intérêt de la vitesse variable dans les applications de ventilation

Objectif : Comparer les performances énergétiques de deux solutions de ventilation

- solution à vitesse fixe (flux d'air régulé par vantelles)
- solution à vitesse variable

• M2.4 - Durée : 50 min - Application de positionnement - Gestion d'un axe de palettiseur

Objectif : Dans une application de positionnement (gestion d'un axe)

- Visualiser les grandeurs couple et vitesse (application fonctionnant dans les quatre quadrants)
- Justifier et interpréter les graphes relevés
- Optimiser la cadence par modification des paramètres de réglage