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Exercice : Étude de l'installation d'une entreprise d'usinage

Cours

Étude de l'installation d'une entreprise d'usinage

Mise en situation

Une entreprise d'usinage possède trois ateliers.

Le transformateur est protégé par une armoire générale qui comporte trois départs, un pour chaque atelier.

Chaque atelier est alimenté par une armoire distincte (armoire A, armoire B, armoire C)

La force motrice, l'éclairage et les prises de courant ont chacun leur coffret divisionnaire au sein de chaque atelier.

Les puissances seront arrondies au demi kilowatt (ou kiloVA).

Etude de l'atelier A

tour d'usinage

L'atelier A comporte :

  • 4 tours d'une puissance de 5kVA chacun

  • 2 perceuses à colonne de 2kVA chacune

  • 5 prises de courant totalisant 18kVA

La surface de l'atelier est de 74m²

Question

Déterminez pour les circuits de force motrice :

  1. le facteur d'utilisation des tours,

  2. le facteur d'utilisation des perceuses,

  3. la puissance d'utilisation de chaque circuit

  4. la puissance totale des circuits de force motrice,

  5. le facteur de simultanéité du coffret « force motrice ».

  6. la puissance nécessaire à ce coffret

Solution

Étude du coffret divisionnaire A

  1. le facteur d'utilisation des tours,

    Le facteur moyen d'utilisation est de 0,8 (1 moteur avec un facteur égal à 1, 3 moteurs avec un facteur égal à 0,75)

  2. le facteur d'utilisation des perceuses,

    nous pouvons prendre le même facteur que pour les tours : 0,8

  3. la puissance d'utilisation de chaque circuit

    Pour les tours 5 x 0,8 = 4 kVA

    Pour les perceuses 2 x 0,8 = 1,6kVA

  4. la puissance totale des circuits de force motrice,

    4 tours de 4kVA + 2 perceuses de 1,6kVA = 16+3.2 = 19,2kVA

  5. le facteur de simultanéité du coffret « force motrice »

    Le coffret comporte 6 circuits donc fs = 0,7 (0,75 admis)

  6. la puissance nécessaire à ce coffret

    19,2kVA x 0,7 = 13,5kVA (14,5kVA si fs = 0 ,75)

Question

Déterminez pour le circuit prises :

  1. le facteur d'utilisation des prises,

  2. le facteur de simultanéité des  prises.

  3. la puissance nécessaire à ce coffret

Solution

  1. le facteur d'utilisation des prises :

    Nous sommes dans une installation industrielle donc facteur de simultanéité au moins égal à 20%

  2. le facteur de simultanéité des prises :

    Il est égal à 100%

  3. la puissance nécessaire à ce coffret :

    18kVA x 0,2 = 3,6kVA

Question

Déterminez pour le circuit d'éclairage :

  1. la puissance nécessaire à l'éclairage de cet atelier (on considère les travaux d'usinage comme des travaux de précision),

  2. le facteur de simultanéité de l'éclairage

  3. la puissance nécessaire à ce coffret

Indice

Aidez-vous de l'exemple des ateliers autour de vous

Solution

  1. la puissance nécessaire à l'éclairage de cet atelier (on considère les travaux d'usinage comme des travaux de précision),

    pour les travaux de précision il faut 41VA/m². Donc 74 x 41 = 3kVA

  2. le facteur de simultanéité de l'éclairage

    il est égal à 1

  3. la puissance nécessaire à ce coffret

    3kVA x 1 = 3kVA

Question

Quelle est la puissance nécessaire à l'armoire A ?

Indice

Elle alimente tout l'atelier A, soit 3 coffrets.

Solution

Puissance totale : 13,5 + 3.6 + 3 = 20,1 kVA

cette armoire comporte 3 départs donc facteur de simultanéité : 0,9

20,1 x 0,9 = 18kVA

Étude de l'Atelier B

Compresseur

L'atelier B comporte :

  • un compresseur de 15kVA

  • 3 prises de courant totalisant 10kVA fortement sollicitées

La surface de l'atelier est de 24m²

Question

Déterminez pour le compresseur :

  1. le facteur d'utilisation

  2. la puissance d'utilisation de ce circuit

  3. le facteur de simultanéité du coffret « compresseur ».

  4. la puissance nécessaire à ce coffret

Solution

  1. le facteur d'utilisation

    c'est le seul moteur, nous pouvons prendre un facteur moyen de 0,8

  2. la puissance d'utilisation de ce circuit

    15kVA x 0,8 = 12kVA

  3. le facteur de simultanéité du coffret « compresseur ».

    Il n'y a qu'un seul circuit donc fs = 1

  4. la puissance nécessaire à ce coffret

    12kVA

Question

Déterminez pour le circuit prises :

  1. le facteur d'utilisation des prises,

  2. le facteur de simultanéité des prises.

  3. la puissance nécessaire à ce coffret

Solution

  1. le facteur d'utilisation des prises :

    Les prises sont très sollicitées donc facteur de simultanéité égal à 40%

  2. le facteur de simultanéité des prises :

    Il est égal à 1

  3. la puissance nécessaire à ce coffret :

    10kVA x 0,4 = 4kVA

Question

Déterminez pour le circuit d'éclairage :

  1. la puissance nécessaire à l'éclairage de cet atelier (les travaux sont ordinaires),

  2. le facteur de simultanéité de l'éclairage

  3. la puissance nécessaire à ce coffret

Solution

  1. la puissance nécessaire à l'éclairage de cet atelier

    pour les travaux de précision il faut 24VA/m². Donc 24 x 24 = 0,5kVA

  2. le facteur de simultanéité de l'éclairage

    il est égal à 1

  3. la puissance nécessaire à ce coffret

    0,5kVA x 1 = 0,5kVA

Question

Quelle est la puissance nécessaire à l'armoire B ?

Solution

Puissance totale : 12 + 4 + 0,5 = 16,5kVA

cette armoire comporte 3 départs donc facteur de simultanéité : 0,9

16,5 x 0,9 = 15kVA

Étude de l'Atelier C

Four 15kW

L'atelier C comporte :

  • 2 fours d'une puissance de 15kVA chacun

  • 2 perceuses à colonne de 2kVA

  • 5 prises de courant totalisant 18kVA

  • 2 groupes de ventilation

La surface de l'atelier est de 220m²

Question

Déterminez pour les fours :

  1. le facteur d'utilisation des fours

  2. la puissance d'utilisation de ces circuits

Solution

  1. le facteur d'utilisation des fours

    Les fours fonctionnent ou pas, le facteur d'utilisation est donc de 1 quand ils fonctionnent

  2. la puissance d'utilisation de ces circuits

    La puissances de chaque circuit est donc de 15kVA soit 30kVA pour les deux circuits

Question

Déterminez pour la ventilation :

  1. la puissance nécessaire à la ventilation de ce local.

  2. la puissance de chaque groupe

  3. le facteur d'utilisation des ventilateurs

  4. la puissance d'utilisation de ces circuits

Solution

  1. la puissance nécessaire à la ventilation de ce local

    Il faut 23VA par m². 220 x 23 = 5kVA

  2. la puissance de chaque groupe

    Deux groupes assurent la ventilation, donc 2,5VA chacun

  3. le facteur d'utilisation des ventilateurs

    le facteur est 1

  4. la puissance d'utilisation de ces circuits

    Nous retrouvons les 5kVA

Question

Les fours et la ventilation sont alimentés par le même coffret divisionnaire.

Quelle est la puissance nécessaire à ce coffret ?

Solution

Les deux fours et les deux départ moteurs demandent une puissance de :

30 (2x15)+ 5(2x2,5) = 35kVA.

Il y a 4 circuits donc fs devrait être égal à 0,8. Etant donné le caractère particulier des récepteurs, il est préférable d'opter pour fs=1

Question

Déterminez pour le circuit prises :

  1. le facteur d'utilisation des prises (elle sont moyennement utilisées)

  2. le facteur de simultanéité des  prises.

  3. la puissance nécessaire à ce coffret

Solution

  1. le facteur d'utilisation des prises :

    Elles sont moyennement utilisées donc facteur de simultanéité au moins égal à 30%.

  2. le facteur de simultanéité des prises :

    Il est égal à 1.

  3. la puissance nécessaire à ce coffret :

    18kVA x 0,3 = 5,5kVA

Question

Déterminez pour le circuit d'éclairage :

  1. la puissance nécessaire à l'éclairage de cet atelier (les travaux sont ordinaires),

  2. le facteur de simultanéité de l'éclairage

  3. la puissance nécessaire à ce coffret

Solution

  1. la puissance nécessaire à l'éclairage de cet atelier

    pour les travaux de précision il faut 24VA/m². Donc 24 x 220 = 5,5kVA

  2. le facteur de simultanéité de l'éclairage

    il est égal à 1

  3. la puissance nécessaire à ce coffret

    5,5kVA x 1 = 5,5kVA

Question

Quelle est la puissance nécessaire à l'armoire C ?

Solution

Puissance totale : 35 + 5,5 + 5,5 = 46kVA

cette armoire comporte 3 départs donc facteur de simultanéité : 0,9

46 x 0,9 = 41,5kVA

Question

Quelle est la puissance nécessaire à l'armoire générale ?

Solution

Puissance totale : 18 + 15 + 41,5 = 74,5kVA

cette armoire comporte 3 départs donc facteur de simultanéité : 0,9

74,5 x 0,9 = 67kVA

Question

Quelle doit être la puissance du transformateur HTA/BT ?

Indice

il faut prévoir une réserve de 10%

Indice

les puissances normalisées sont : 10, 16, 25, 31,5, 40, 63, 80, 100, 160, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150

Solution

Ajoutons 10% pour une extension future :

85 x 1,10 = 93,5 kVA

La valeur normalisée la plus proche est 100 kVA.

Nous avons ainsi environ 20% de réserve.