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Responsable(s) Martin Viens

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École de technologie supérieure
Département de génie mécanique
Responsable(s) de cours : Martin Viens


PLAN DE COURS

Été 2019
MEC546 : Circuits électriques et électrotechnique (3 crédits)



Préalables
Programme(s) : 7684
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    PHY332    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 1,4 % 2,7 % 18,7 % 77,2 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
Au terme de ce cours, l’étudiant aura acquis des notions simples en électricité industrielle afin de pouvoir analyser et choisir correctement les machines électriques utilisées dans les entreprises.

À la fin de ce cours, l'étudiant sera en mesure:
• d'appliquer des méthodes d'analyse de circuits électriques et électroniques simples afin de pouvoir en évaluer la fonction et les performances;
• de faire la sélection, dans un processus de conception d’un système d’entraînement, d'un moteur électrique en fonction des requis de l’application et des caractéristiques des machines tournantes disponibles;
• d'identifier les composantes d'un dispositif de commande et de contrôle industriel nécessaire au bon fonctionnement d'un système d'entraînement électrique afin de pouvoir les intégrer à un design électromécanique performant.

Éléments de circuits électriques et électroniques de puissance : résistance, condensateur, inductance, diode, transistor et thyristor. Analyse de circuits à courant continu et à courant alternatif : lois d'Ohm et de Kirchhoff, méthode des boucles et des noeuds, théorème de Thévenin. Analyse de circuits triphasés : montages en étoile et en triangle, tension de ligne et de phase. Analyse des moteurs électriques : moteurs DC (avec et sans balais), AC asynchones (monophasés et triphasés) et moteurs pas à pas. Rendements des machines électriques : puissance active, réactive et apparente, facteur de puissance. Commande industrielle des moteurs : procédés de démarrage et de freinage, redressement de signaux AC et ondulateurs, réglage de leur vitesse de rotation et de leur position angulaire.

Séances de laboratoire portant sur l'analyse de circuits et de moteurs électriques.



Objectifs du cours
  • Appliquer différentes techniques de façon à analyser des circuits électriques de base (résistances, condensateurs et inductances) en courant continu ou alternatif, monophasé ou triphasé;
  • Être en mesure d'utiliser certains appareils de mesures électriques;
  • Comprendre le fonctionnement des machines électriques industrielles (moteurs) dans le but d'en déduire les performances. Utiliser cette connaissance pour déterminer le type de machine qui convient le mieux à une application industrielle donnée;
  • Assimiler des notions de base en contrôle de machines tournantes (démarrage, régulation de vitesse, etc.).



Stratégies pédagogiques
  • Exposés magistraux complétés par la résolution d'exercices et des exemples d'applications industrielles.
  • Travaux pratiques en laboratoire de façon à mettre en œuvre les notions théoriques et les techniques d'analyse exposées en classe.
  • Travaux dirigés constitués d'une série d'exercices solutionnés de façon à parfaire les habiletés de l'étudiant en résolution de problèmes.



Utilisation d’appareils électroniques

Calculatrice TI




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 13:30 - 17:00 Activité de cours
Mercredi 08:30 - 11:30 Travaux pratiques et laboratoire
02 Mardi 18:00 - 21:30 Activité de cours
Jeudi 18:00 - 21:00 Travaux pratiques et laboratoire



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Mustapha Rafaf Activité de cours Mustapha.Rafaf@etsmtl.ca
02 Mustapha Rafaf Activité de cours Mustapha.Rafaf@etsmtl.ca



Cours

Les activités du cours sont dispensées selon le calendrier disponible sur le site du cours (Moodle). Les exposés magistraux couvrent les domaines suivants :

  1. Introduction: Notions de tension et de courant; conducteur, semi­conducteur et isolant; résistance, inductance, condensateur, diode et transitor;
  2. Analyse de circuits électriques en courant continu : loi des mailles, loi des nœuds, équivalent de Thévenin, transformation triangle - étoile;
  3. Analyse de circuits électriques en courant alternatif monophasé : impédances complexes, circuit de redressement simple et double alternance;
  4. Puissance active, réactive et apparente, correction du facteur de puissance;
  5. Analyse de circuits électriques triphasés équilibrés : tension de phase et de ligne, montage en triangle et en étoile;
  6. Magnétisme, électromagnétisme et circuits magnétiques;
  7. Moteurs DC et moteurs universels : principes de fonctionnement, circuit équivalent des différentes configurations, analyse des performances, démarrage, freinage et contrôle en vitesse;
  8. Moteurs asynchrones (triphasés et monophasés) : principes de fonctionnement, circuit équivalent, analyse des performances, démarrage et variateurs de vitesse;
  9. Moteurs pas à pas et moteurs DC sans balai : principes de fonctionnement, circuit d'entraînement, analyse des performances, contrôle en vitesse et en position;
  10. Machines synchrones : principes de fonctionnement, circuit équivalent, analyse des performances, compensateur synchrone, démarrage.



Laboratoires et travaux pratiques

Laboratoires (selon le calendrier des activités disponible sur le site du cours)

  1. Mesure à faible puissance (circuits DC et AC)
  2. Électronique de redressement et de commutation
  3. Mesure de puissance en courant alternatif (circuits monophasés et triphasés)
  4. Moteur en courant continu
  5. Moteur asynchrone

Travaux dirigés (selon le calendrier des activités disponible sur le site du cours)

  1. Circuits DC
  2. Circuits AC, puissance et circuits triphasés
  3. Circuits magnétiques et moteurs DC
  4. Moteurs asynchrones
  5. Moteurs pas à pas, DC sans balai et synchrones
  6. Exercices de révision avant les examens



Utilisation d'outils d'ingénierie

Calculatrice TI




Évaluation
Activités %
Laboratoires (5) 30%
Examen de mi-session 30%
Examen final 40%

 




Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Tout retard dans la remise des travaux devra être justifié auprès du professeur. Suite à l'évaluation des éléments justificatifs fournis, des pénalités pourraient être appliquées.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire
  • Wildi, T. et Sybille, G., "Électrotechnique", Les presses de l'université Laval, 4e édition, 2005.



Ouvrages de références
  • Alexander, C.K. et Sadiku, M.N.O., Fundamentals of Electric Circuits, McGraw­Hill, 3e édition, 2007.
  • Bouchard, R.P. et Olivier, G., Électrotechnique, Presses internationales Polytechnique, 2e édition, 1999.
  • Bouchard, R.P. et Olivier, G., Circuits et machines électriques, Presses internationales Polytechnique, 1995.
  • Chapman, S.J., Electric Machinery Fundamentals, McGraw­Hill, 4e édition, 2005.
  • Dorf, R.C. et Svoboda, J.A., Introduction to Electric Circuits, John Wiley & Sons, 7e édition, 2006.
  • El­-Hawary, M.E., Principles of Electric Machines with power Electronic Applications, John Wiley & Sons, 2e édition, 2002.
  • Fitzgerald, A.E., Kingsley, C. et Umans, S., Electric Machinery, McGraw­Hill, 6e édition, 2003.
  • Hambley, A.R., Electrical Engineering: Principles and Applications, Pearson Education, 4e édition,2008.
  • Irwin, J.D. et Nelms, R.M., Basic Engineering Circuit Analysis, John Wiley & Sons, 9e édition, 2007.
  • Rizzoni, G., Principles and Applications of Electrical Engineering, McGraw­Hill, 5e édition, 2007.
  • Sen, P.C., Principles of Electric Machines and Power Electronics, John Wiley & Sons, 2e édition,1997.
  • Yeadon, W.H. et Yeadon, A.W., Handbook of Small Electric Motors, McGraw­Hill, 2001.



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/