Électricité et automatismes appliqués à la mécanique
Le domaine « Électricité et automatismes appliqués à la mécanique » relie circuits, moteurs, capteurs et commande. En Série F1, il faut dimensionner une alimentation, lire un schéma de puissance ou de commande, et choisir un capteur pour une fonction mécanique.
Circuits et moteurs
- Loi d’Ohm : U = R·I ; en série, les résistances s’ajoutent ; en parallèle, 1/R_eq = Σ1/Ri.
- Moteur à courant continu : E = U − R·I, avec E proportionnelle à la vitesse ; le couple est proportionnel au courant d’induit.
- Moteur asynchrone triphasé : puissance absorbée P = √3·U·I·cosφ ; puissance utile = rendement × puissance absorbée.
- Le démarreur, le contacteur et le relais thermique protègent respectivement la mise sous tension, la commutation et les surcharges.
Capteurs et automatismes
- Capteur inductif : détection de pièces métalliques ; capacitif : matériaux variés ; photoélectrique : présence ou position sans contact.
- Un automate programmable industriel (API) exécute un programme en logique ladder ou en blocs ; les entrées lisent les capteurs, les sorties commandent les préactionneurs.
- Le cycle de fonctionnement décrit la suite des étapes ; les sécurités (arrêt d’urgence, fin de course) sont câblées ou programmées.
Exemple travaillé
Un moteur triphasé alimenté en 400 V absorbe I = 10 A avec cosφ = 0,85. Puissance absorbée : P_abs = √3×400×10×0,85 ≈ 5 889 W. Si le rendement vaut 0,90, la puissance mécanique utile est P_utile = 0,90×5 889 ≈ 5 300 W. Le courant indiqué est un courant de ligne ; en couplage étoile, la tension par enroulement vaut 400/√3 ≈ 231 V.
Pièges qui coûtent des points
- Utiliser 230 V au lieu de 400 V entre phases.
- Multiplier par le rendement avant d’avoir calculé la puissance absorbée.
- Confondre courant de ligne et courant de phase.
- Choisir un capteur inductif pour une pièce plastique.
- Oublier qu’un arrêt d’urgence doit couper l’énergie, pas seulement signaler.
À retenir
Puissance électrique, puissance mécanique et rendement doivent être tracés dans un seul bilan.