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Extrait du cours mécanique compréhension et analyse de l’éolienne existante
Ce sujet concerne l’étude d’une éolienne destinée à assurer la production d’électricité pour alimenter des habitations isolées. Ce type de machine, principalement composée d’un aérogénérateur placé en haut d’un mât, est le plus souvent installé en hauteur, dans les zones ventées de nos régions méridionales ou dans certains pays chauds comme le Maroc dans les endroits où il est parfois délicat d’amener l’électricité. Certaines de ces machines plus puissantes sont également implantées en «off shore»
Les objectifs pour cette étude sont :
l’intégration d’un bloc fonctionnel de freinage d’urgence.
l’instrumentation de l’éolienne pour permettre sa surveillance.
Pour répondre à ces objectifs, le sujet s’articule autour des trois parties suivantes :
1. compréhension et analyse de l’aérogénérateur existant,
2. étude de l’intégration d’un frein d’urgence,
3. instrumentation de l’éolienne .
Chacune de ces parties pourra être traitée indépendamment. Il est conseillé au candidat d’aborder chacune d’entre elles et de répondre aux questions posées avec la plus grande clarté et concision sans oublier de justifier clairement les expressions utilisées et les réponses fournies.
Les dimensions nécessaires aux applications numériques seront fournies dans le corps du sujet ou directement relevées sur les figures et les documents fournis.
Première partie : Compréhension et analyse de l’éolienne existante
L’objectif de cette première partie est d’analyser le fonctionnement de l’aérogénérateur à travers les solutions technologiques et les contraintes de conception nécessaires à la réalisation des différents sous-ensembles fonctionnels allant du rotor constitué de trois pales jusqu’à la génération d’électricité. Dans toute cette partie, on supposera que toutes les liaisons sont parfaites.
1 L’ensemble de l’aérogénérateur se compose de 3 sous-ensembles fonctionnels comme décrit sur la Figure 1. En vous aidant de cette figure et du plan incomplet fourni Document 1,
1.1 Donnez la fonction globale de cet aérogénérateur ainsi que celle des 3 sous-ensembles SE1, SE2, SE3.
1.2 Compte-tenu du nombre de dents de chacun des pignons et des roues du multiplicateur de vitesse, voir sous-ensemble SE2, Document 1,
Calculez le rapport de multiplication de vitesse de rotation de ce sousensemble.
Faites l’application numérique.
1.3 Sachant que sur l’arbre de sortie 65, tournant à 1200 tr/mn, la puissance utile Pu disponible doit être de 10 kW, et que le rendement entre le sous-ensemble SE1 (rotor et régulateur) et le sous-ensemble SE2 (multiplicateur) est de 0,9.
Déduisez-en le module C du couple transmissible par le carter 1 du rotor sur l’arbre 6 pour fournir la puissance utile souhaitée. Faites l’application numérique.
1.4 Afin d’assurer un fonctionnement correct du mécanisme, la liaison entre l’arbre primaire 6 et le bâti 0 est une liaison pivot partiellement représentée sur le Document 1.
Justifiez qualitativement le type de roulements utilisés pour réaliser cette liaison pivot.
Complétez le dessin de cette liaison sur le Document 2 à rendre avec votre copie , sans oublier d’indiquer les ajustements nécessaires.
1.5 D’après le Document 1,
-Quel est le type de lubrification utilisé pour le sous-ensemble SE2 (multiplicateur)?
-Expliquez comment est réalisée l’étanchéité entre les sous-ensembles SE2 et SE3.
Critiquez la solution retenue.
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