Motorisation

Motorisation
Motorisation ........................................................................................................................... 1
Cours sur les moteurs et variateurs de vitesse........................................................................... 2
Les moteurs ............................................................................................................................ 3
Les moteurs asynchrones ................................................................................................... 3
Moteur et 2 sens de Marche ............................................................................................... 5
Le moteur triphasé : Schéma de puissance en triphasé ...................................................... 6
Variateur CC 24V 1 sens de marche (partie commande, partie puissance) ..................... 11
Variateur de vitesse 24V CC avec 2 sens de marche ....................................................... 12
Variateur 2 sens de marche avec 2 vitesses...................................................................... 13
Le cas de l’altivar 08 ........................................................................................................ 14
Avec Automate..................................................................................................................... 15
Variateur triphasé 2 sens de marche, une vitesse par potentiomètre. Pas de sortie
analogique ........................................................................................................................ 15
Variateur triphasé 2 sens de marche avec sortie analogique............................................ 15
Variateur ATV08 avec vitesse préréglée ......................................................................... 16
Exercice............................................................................................................................ 17
Sujet 96............................................................................................................................. 17
Cours sur les moteurs et variateurs de vitesse
Altivar 17 sans automate avec 2 relais pour 2 sens de marche
Altivar 17 avec automate pour les 2 sens de marche.
Idem avec 2 vitesses (Maxi et potentiomètre), puis à l’aide d’un relais.
Idem avec 2 vitesses et 2 potentiomètres. (Utilisation d’un relais avec 2NO et 2NF)
Les moteurs
Les moteurs asynchrones
GENERALITES
Le moteur asynchrone représente 80% des moteurs utilisés industriellement, étant donné leur
simplicité de construction et leur facilité de démarrage. D'autre part à puissance égale, c'est le
moteur le moins cher. Il ne nécessite pas de source de tension particulière puisqu'il fonctionne
sous la tension réseau.
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
En alimentant 3 bobines identiques décalées de 120°, par une
tension alternative triphasée, on produit 3 champs
magnétiques alternatifs.
Les 3 champs magnétiques alternatifs produit se composent
pour former un champ tournant à l'intérieur du rotor.
Ce champ tournant crée dans le circuit électrique du rotor des
courants induits qui provoquent une force
magnétomotrice qui entraîne le rotor en rotation.
Couplage de la plaque à bornes
1) La plaque à bornes
Il y a deux possibilités pour coupler les trois
enroulements du moteur
2) Le couplage étoile
3)- Le couplage triangle
4) Choix du couplage
Le choix du couplage va dépendre des informations de la plaque signalétique :
• 220V Triangle / 380V Y : Il suffit d’exécuter le couplage triangle si le réseau est de
220V entre phase ou Y s’il est de 380V
•
220V /380V : La tension la moins élevée correspond à la tension maximale que peut
supporter un enroulement.
Dans notre cas les enroulements peuvent supporter au maximum une tension de 220V
On devra donc adapter le couplage du moteur en fonction du réseau.
Réseau 380V : Couplage Y, tension enroulement = 220V
Réseau 220V : Couplage Triangle, tension enroulement = 220V
On trouve sur
la plaque signalétique
du moteur différentes informations :
Moteur et 2 sens de Marche
Dans les 2 cas on a une alimentation d'un moteur courant continu.
Un BP marche et un BP arrêt (voir 2 BP marche et arrêt) sont utilisés dans les 2 cas.
Les relais moteur (appelé KMi, avec i l'indice du relais).
On sépare la commande de la puissance (Commande en 24VCC ou 24VAC et la puissance en
24VCC, 48VCC, 220VCC). Les sécurités électrique (Thermique, Fusible,...) ne sont pas
représentés.
Schéma de Gauche: Un sens de marche
•
•
•
Alimentation du relais classique avec arrêt prioritaire.
Un contact du relais NO maintient le signal.
2 contacts de puissance du relais permettent l'alimentation du moteur
Arrêt
Marche4
3
1
2
A2
KM1
A1
3
Avant
Arrêt
4
1
2
A2
KM2
A1
A2
KM3
A1
km10
km20
3
Arrêt
Arrière4
1
2
km31
3/L2
km11 4/T2
Valeur
1/L1
2/T1
24CC
1
M
Moteur CC 1sens
2
3/L2
km21 4/T2
Valeur
1/L1
2/T1
3/L2
km31 4/T2
Valeur
1/L1
2/T1
24CC
1
M
Moteur CC 2 sens
Schéma de droite: Deux sens de marche
• Utilisations de 2 relais monostable.
Sécurité mécanique et électrique présent au niveau du relais.
On niveau de la puissance pour inverser le sens de rotation, on inverse 2 phases
moteur.
•
•
2
Question 2 sens de marche : Comment faire le même schéma avec un BP arrêt comportant
qu’un seul contact NF ? Proposer une sécurité électrique pour éviter les 2 sens de marche.
Le moteur triphasé : Schéma de puissance en triphasé
Sectionneur
Le sectionneur consiste à isoler électriquement une installation et
son réseau.
C’est un appareil mécanique manœuvrable par un opérateur, qui
ne doit pas être manœuvré en charge.
Protection contre les courts circuits
Le fusible
qui réalise une protection phase par phase qui interrompent le courant
par fusion, (montée brutal de l’intensité) ils ont montées sur un porte fusible. Leur calibre doit
être immédiatement supérieur au courant pleine charge du circuit. (dés que vous avez un
fusible dans un projet pour pouvez vous attendre à l’oral à la question, quel calcul avez vous
fait pour déterminer son calibre)
Les disjoncteurs magnétiques :Non destructif par rapport
au fusible, plus cher et réagi plus rapidement qu’un fusible pour
de faible intensité.
Protection contre les surcharges
Les relais thermique permettent d’éviter une surcharge du
moteur en intensité qui provoque son échauffement, et limite sa
durée de vie. Par exemple une augmentation de 10°C par
rapport à la température définie par sa classe réduit sa durée de
vie de 50%.
Le principe utilisé est la dilatation d’un bilame métallique qui
libère une came.
(on peut être amené à court-circuités le relais
démarrage ou l’on à un pic d’intensité)
dans
la
Mode de réarmement: Auto ou Manuel.
Peut aussi être associé à un contact.
Courbe de déclenchement d’un disjoncteur moteur:
La protection thermique et la protection contre les courts-circuits n’ont pas le
même domaine de validité comme on peut le constater sur ce graphe.
Le contacteur électromagnétique tout ou rien
Appareil mécanique de connexion commandé par un électroaimant. Lorsque la
bobine
est
alimentée,
le
contacteur
se
ferme.
phase
de
Exemple d’association de base
Le schéma de puissance
Coté gauche:
Un schéma réalisant les 4 fonctions de
base soit le sectionnement, la
protection contre les courts-circuits,
protection contre les surcharges et la
commutation.
Côté droit:
Voici un exemple d’appareil multiple.
Les même fonctions sont réalisés mais
à l’aide d’un disjoncteur moteur, qui
réalise 3 fonctions.
La schématisation illustré
Le schéma de commande
Coté gauche
Par commutateur avec un sens de
marche avec les éléments suivants:
• Disjoncteur Q1
• Fusible F1 (symbole: décrochage
automatique)
•
Commutateur S1
• Relais KM1.
Coté droit
Schéma de commande à 2 sens de
rotation avec verrouillage électrique et mécanique.
L’enclenchement se fait par bouton poussoir S2 et S3, l’arrêt est
réalisé par S1.
La commande par commutateur est admissible seulement pour des
machines non dangereuse (pompes, climatiseurs). Dans tous les
autres cas, utiliser une commande manuelles par boutons poussoirs
à impulsion comme sur la figure de droite.
Le Variateur de vitesse (Altivar 17 de télémécanique)
KM1: Contacteur de mise sous tension;
KA1: Relais pour la commande de la
marche avant;
KA2: Relais pour la commande de la
marche arrière;
P1 et P2 potentiomètre permettant de
régler la vitesse des deux sens de marche.
(Les potentiomètres fournissent une
tension en E1 variant de 0 à 10V)
Petit exercice associé :
Voici la symbolisation d’un module de
sortie TOR d’un automate. Celui ci commande notre variateur de vitesse.
Variateur CC 24V 1 sens de marche (partie commande, partie puissance)
K1
( 01 - G )
2
1
4
m
arret
1
A2
K1
A1
2
VarCC1
T1
Sens à respecter
3
3
24V
L1
4
1
alt1
alt2
U
Enroulement Secondaire
Non Utilisé
V
U"
V"
Commande
d'arrêt
Pl
Stop
Consigne [0 à +5V]
+0V
Input
+ 2
2
3
Enroulement moteur
0V
L2
F1
1
- 4
Pdd1
Valeur
pont de diode rond
P1
Valeur
1
M
2
( 01K1
-G)
M1
+5V
Variateur de vitesse 24V CC avec 2 sens de marche
NO
P( 02 - G )
NC
( 02 - I )
K1
( 02 - Q )
2
1
4
MAV
arret
3
A2
K1
NO
( 02 - I )
P( 02 - F )
A1
NC
( 02 - I )
K2
( 02 - K )
4
1
3
A2
MAR
K2
A1
2
T1
VarCC1
3
Sens à respecter
4
1
24V
L1
alt1
alt2
Enroulement moteur
U"
V
U
Commande
d'arrêt
Enroulement Secondaire
Non Utilisé
Pl
V"
Stop
Consigne [0 à +5V]
+0V
Input
+ 2
2
3
0V
L2
F2
1
P1
Valeur
- 4
Pdd1
Valeur
pont de diode rond
K2
1/L1
3/L2
1/L1
3/L2
K2
( 02 - K )
4/T2
2/T1
1
K1
( 02 - K )
4/T2
2/T1
M
M1
2
( 02 - K )
K1
( 02 - K )
+5V
Variateur 2 sens de marche avec 2 vitesses
Altivar1
Télémécanique
1
2
T1
3
1
L1
2
L2
3
L3
U
4
V
5
W
6
U
V
W
KM2 KM1
KM1 KM2
M1
M
3~
4
I/O 10v
12
11
0v
10
RW
FW
PL
NCNO NC
7 ( 01 - NO
K )(801 - L ) 9
3
3
1
alt2
alt1
2
3
Pdd1
pont de diode rond
Valeur
-
4
+
1
P1
2
P2
1
2
A1
1
KM1
( 01 - I )
EV1
A2
2
2
1
0
C0
Abr.1
3
C1
4
1
5
C2
O0,0 : Sortie pour une électrovanne de distributeur
O0,1 et O0,2 : Marche avant et marche arrière.
O0,3 et O0,4 : Sélection des 2 vitesses
9
8
7
6
C4,7
3
C3
2
Sorties TOR Ox,y
A1
KM2
( 01 - I )
A2
10
4
11
5
12
6
14
13
C8,12
7
15
8
16
9
Le cas de l’altivar 08
Variateur faible puissance (0.18 à 1kW)
(1) Contact du relais de sécurité, pour signaler à distance l'état du variateur (Ouvert en cas de
défaut)
Les réglages par défaut sont :
LI1: Sens Avant
LI2: Sens Arrière
LI3/LI4: 4 vitesses présélectionnées:
Vitesse 1= Consigne sur AI1 (LI3=0, LI4=0), Vitesse 2= SP2 (LI3=1, LI4=0), Vitesse 3 =
SP3 (LI3=0,LI4=1), Vitesse 4= HSP (LI3=1, LI4=1).
Rappel : La vitesse maxi est obtenue pour une fréquence de 50Hz.
Exercice : Réaliser un grafcet donnant les 4 vitesses les unes après les autres dans un sens,
puis un retour en vitesse lente. Proposer le même grafcet avec une sortie analogique.
Voir sujet 2001 : Fichier U52-3res.pdf pour choix des composants et réglage de paramètres.
Faire un travail sur un moteur de 10kW par exemple
Avec Automate
Variateur triphasé 2 sens de marche, une vitesse par potentiomètre. Pas
de sortie analogique
1
L1
2
L2
3
L3
Altivar1
U
4
V
5
Télémécanique
W
6
PL
7
FW
8
RW
9
0v
10
I/O
11
10v
12
P1
Valeur
U
V
W
1
C0
M1
M
3~
2
0
3
C1
4
1
5
C2
6
2
Sorties 8 Tsx1
7
C3,7
8
3
9
4
10
5
8 Sorties
Variateur triphasé 2 sens de marche avec sortie analogique
1
3
5
1
Q1
2
4
6
1
L1
2
L2
3
L3
U
4
U
V
5
V
M
3~
Arrêt moteur
Dcy
Marche Avant, Vitesse 50%
O0,0 et OW1,0
2
Altivar 17
Télémécanique
W
6
PL
7
FW
8
Fin course avant
RW
9
0v
10
I/O 10v
11
12
Marche arrière, vitesse 100%
3
O0,1 et OW1,0
fin course arrière
W
M2
1
2
C0
0
Abr.1
3
C1
4
1
5
C2
6
7
8
9
2
C3
3
C4,7
Sorties TOR Ox,y
10
4
11
5
12
6
13
14
7
C8,12
15
8
16
9
1
0+
2
0-
3
1+
Analogique1
Sorties Analogiques
Abr.2
0 V 24 V I0,0
24 V 0
0V
I0,1
1
Entrées Automates Type PNP
I0,2
I0,3
I0,4
I0,5
I0,6
4
2
3
5
6
I0,7
7
0V
5
24V
6
4
1-
Variateur ATV08 avec vitesse préréglée
1
Arrêt moteur
Dcy
2
Marche Avant, Vitesse 10%
O0,0 et OW1,0 + LI3+LI4
Variateur de vitesse altivar 08 avec sorties analogiques TSX17
Plusieurs vitesses préenregistrées (10%,30%,100%)
selon le tableau suivant:
10%:LI3=1 LI4=0
30%:LI3=0 LI4=1
100%:LI3=1 LI4=1
le retour: LI3=LI4=0 (Consigne sur Com AI +5)
T/x2/2s
3
Marche avant, vitesse 30%
O0,0 et OW1,0 +LI3 + LI4
t/x3/2s
4
Marche Avant, Vitesse 100%
O0,0 et OW1,0 +LI3+LI4
Fin de course avant
5
Marche arrière
Vitesse sortie analogique
O0,1
Fin course retour
LI1: O0,0 Marche Avant
LI2: O0,1 Marche Arrière
LI3 & LI4: O0,2 et O0,3 : Selection vitesse
1
Terre1
2
L1
3
L2
12
13
R1A R1C
14
LI1
15
LI2
16
LI3
17
LI4
ATV08
Terre2
4
U
5
V
6
U
V
M
3~
1
2
C0
0
Abr.1
3
C1
4
1
5
C2
6
7
8
9
2
C3
3
C4,7
Sorties TOR Ox,y
10
4
11
5
12
6
13
14
7
C8,12
W
7
COM
8
AI
AI
+5
10
1
0+
2
0-
1+
A0
11
W
M1
15
8
16
9
3
4
1-
Analogique1
Sorties Analogiques
Abr.2
0 V 24 V I0,0
24 V 0
0V
Entrées Automates Type PNP
I0,1
1
I0,2
2
I0,3
3
I0,4
4
I0,5
5
I0,6
6
0V
5
I0,7
7
24V
6
Le postérieur
X2
X2
O0,0
X3
X5
O0,2
OO,1
X4
1000->OW1,0
X4
X3
O0,3
X4
18
+15
Exercice
Réaliser le câblage réalisant les conditions suivantes:
Variation de vitesse sur la gamme de fréquence 0 à 50Hz via l'automate.
2 sens de marches (Marche Avant et Arrière) commandé par l'automate.
Moteur triphasé 220V, l'alimentation est en monophasé.
Un relais de sécurité doit être mis en place, relais de sécurité commandé par un ARU et un
bouton marche. L'automate doit être informé de l'état du relais de sécurité et doit pouvoir le
cas échéant désarmé celui ci.
Ce relais de sécurité est donc indépendant de l'automate.
Un sectionneur général doit être mis en place.
Altivar1
Télémécanique
1
L1
2
L2
3
L3
U
4
V
5
W
6
1
2
C0
0
Abr.1
3
C1
PL
7
4
1
5
C2
FW
8
RW
9
0v
10
I/O 10v
11
12
6
7
8
9
2
C3
3
C4,7
Sorties TOR Ox,y
10
4
11
5
12
6
13
14
7 C8,12
15
8
16
9
1
0+
2
0-
3
1+
Analogique1
Sorties Analogiques
Abr.2
0 V 24 V I0,0
0V
24 V 0
I0,1
1
Entrées Automates Type PNP
I0,2 I0,3 I0,4 I0,5 I0,6
2
3
4
5
6
I0,7
7
Sujet 96
Câblage d’un variateur de vitesse spécifique avec des entrées automates TOR.
On se propose d'élaborer le schéma électrique de commande du variateur.
Données
•
•
Marque Leroy Somer type FMV104
Ce variateur permet d'obtenir 2 fréquences différentes de rotation.
0V
5
24V
6
4
1-
•
Ces 2 fréquences sont réglées en usine, et non accessible par l'opérateur.
Les 2 fréquences retenues sont:
•
•
Une fréquence rapide de 75% de N maxi; réglage sur potentiomètre externe accessible.
Une fréquence lente 10% de N maxi
Marche / Arrêt commandé par le contact O1,0
Fréquence lente est obtenue lorsque le contact O1,1 est ouvert.
Fréquence rapide est obtenue lorsque le contact O1,1 est fermé.
En cas de surcharge, il est impératif de provoquer l'arrêt normal du variateur afin de protéger
le moteur.
(Schéma du variateur associé à l'automate)