Idées d’apprentissage actif
La chaîne de puissance complète la chaîne d'information en réalisant l'action physique demandée. Elle englobe les fonctions d'alimentation, de distribution, de conversion et de transmission de l'énergie. L'étude porte sur les composants tels que les batteries, les modulateurs d'énergie (variateurs, contacteurs), les actionneurs (moteurs, vérins) et les adaptateurs mécaniques (réducteurs, systèmes vis-écrou).
Activité 01
Les élèves mesurent les grandeurs électriques en entrée et les grandeurs mécaniques en sortie d'un système motorisé. Ils calculent les puissances et les rendements de chaque bloc pour identifier les sources de pertes.
Quelle est la source d'énergie initiale du système ?
Activité 02
À partir d'un cahier des charges, les élèves choisissent individuellement entre un moteur électrique et un vérin pneumatique. Ils comparent leurs arguments en paires (encombrement, force, précision) avant une mise en commun.
Comment l'énergie est-elle convertie et transmise ?
Activité 03
Atelier 1 : Étude d'un moteur à courant continu. Atelier 2 : Étude d'un système hydraulique. Atelier 3 : Étude d'une transmission par engrenages. Les élèves identifient les variables d'effort et de flux à chaque poste.
Quels sont les rendements des différents constituants ?
Modèles
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Quelques notes pour enseigner cette unité
Attention à ces idées reçues
Croire qu'un réducteur de vitesse augmente la puissance.
Les élèves confondent souvent couple et puissance. Il faut leur montrer par le calcul et l'expérience que si le couple augmente, la vitesse diminue, et que la puissance en sortie est toujours inférieure à celle en entrée à cause du rendement.
Penser que l'énergie est 'consommée' et disparaît.
Il est crucial de rappeler le principe de conservation de l'énergie. L'énergie n'est pas consommée mais transformée, souvent en chaleur (effet Joule, frottements), ce qui explique pourquoi le rendement n'est jamais de 100%.
Méthodes utilisées dans ce dossier
Analyse fonctionnelle et structurelle
Étude du besoin, des fonctions et de l'architecture globale d'un système pluritechnologique. Utilisation des diagrammes SysML pour décrire le système.
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Les chaînes d'information
Identification des composants permettant d'acquérir, traiter et communiquer l'information au sein d'un système technique.
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