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LES DEPARTS POUR MOTEURS ASYNCHRONES TRIPHASES DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 1 Protection et Commande de Moteur • Rappel des principaux éléments de la norme IEC 947 – Les fonctions. – Les catégories d’emploi des contacteurs. – Les endurances mécaniques et électriques. – Coordination. • Exercice d’application DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 2 Les Fonctions DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 3 PROTECTION et COMMANDE de MOTEUR Distribution électrique basse tension •1) Sectionnement •1) Interruption •2) Protection contre les courts-circuits •2) Protection contre les surcharges •3) Commutation puissance Démarrage progressif DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur Variation de vitesse 4 PROTECTION et COMMANDE de MOTEUR •1) Sectionnement Interruption Isoler du Réseau Amont Sécurité des personnes Détecter et Couper •2) Protection contre les courts-circuits des Courants Elevés Sécurité de l’Installation •2) Protection contre les surcharges Sécurité du Moteur et des Câbles Détecter les Courants de Surcharge •3) Commutation puissance Démarrer et Arrêter l’Actionneur DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur Sécurité et Confort des Personnes 5 1) Le sectionneur Définition Ce sectionneur a pour but d'isoler un circuit d'utilisation du réseau. Cette opération est principalement destinée à garantir la sécurité des personnes ayant à intervenir sur une installation pour y effectuer des travaux. La vitesse de fermeture et d'ouverture est liée à la rapidité d'action de l'opérateur (manœuvre dépendante manuelle). Le sectionneur est donc un appareil à rupture lente qui ne doit jamais être manœuvré en charge. Le courant doit être préalablement interrompu. Le sectionneur peut également assurer la fonction de porte-fusibles (dans certains pays la norme n'accepte pas cette solution). DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 6 1) Le sectionneur Symbolisation DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 1 3 5 13 2 4 6 14 2 7 1) Le sectionneur Composition Il se compose de plusieurs éléments : Les pôles puissance, en nombre variable (tri ou tétra). Les parties mobiles reçoivent des éléments de contact (broches ou barrettes) ou de protection (fusibles). le ou les contacts auxiliaires à utiliser dans le circuit de commande le dispositif de commande mécanique (poignée) : latérale frontale extérieure la coupure peut être : visible pleinement apparente DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 8 1) Le sectionneur Qualité du sectionnement • • Coupure omnipolaire • Respect des distances d'isolement DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur • Condamnation Coupure pleinement apparente 9 1) Le sectionneur Les produits dédiés LS1 D 25 LS1D32 GK1 NEW DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 10 1) L'interrupteur-sectionneur Définition - L'interrupteur-sectionneur a pour but d'isoler un circuit d'utilisation du réseau. - Un mécanisme lié au dispositif de commande manuelle assure la fermeture et l'ouverture brusque des contacts indépendamment de la rapidité de manœuvre de l'opérateur. L'interrupteur est donc un appareil conçu pour être manœuvré en charge en toute sécurité. Il répond à la fonction commande. - Fermeture et coupure en charge de circuits . - L'interrupteur-sectionneur peut également assurer la fonction de portefusibles. DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 11 1) L'interrupteur-sectionneur Symbolisation 13 1/L1 2/T1 3/L2 4/T2 21 5/L3 14 22 13 23 6/T3 14 24 1/L1 3/L2 5/L3 2/T1 4/T2 6/T3 GS1... VARIO V... additifs DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 12 1) L'interrupteur-sectionneur Composition Il se compose de plusieurs éléments : - les pôles puissance, en nombre variable (tri ou tétra), - les contacts auxiliaires de signalisation, - les fusibles, - le dispositif de commande mécanique (poignée) : • latérale, • frontale, • extérieure. DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 13 1) Interrupteurs Sectionneurs Les produits dédiés Vario DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur GS1 14 2 ) Protection contre les surintensités Généralités Tout récepteur peut être le siège d'incidents : a) d'origine électrique : - Surtension, chute de tension, déséquilibre ou absence de phases qui provoquent une augmentation du courant absorbé, - Courts-circuits dont l'intensité peut dépasser le pouvoir de coupure du contacteur. b) d'origine mécanique : - Calage du rotor, surcharge momentanée ou prolongée qui entraînent une augmentation du courant absorbé par le moteur, d'où un échauffement dangereux des bobinages. DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 15 2) Protection contre les surintensités « les cours circuits » Afin d'éviter que ces incidents n'entraînent des détériorations de matériel et des perturbations sur le réseau d'alimentation chaque départ-moteur doit comporter obligatoirement une fonction dite : •PROTECTION CONTRE LES COURTS-CIRCUITS, pour détecter et couper le plus rapidement possible des courants anormaux supérieurs à 10 In, Des protections complémentaires, telles que le contrôle de défaut d'isolement, d'inversion de phases, de température des bobinages, etc., peuvent également être prévus en cas de besoin. DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 16 2) Protection contre les surintensités Le court-circuit Définition Z' (impédance de ligne) I R L Z (charge) U Loi d'OHM (W) U = (Z + Z') I (Z' = impédance de la ligne) Si Z (charge) = 0, le courant dans le circuit n'est plus limité que par l'impédance de la ligne d'où court-circuit (Z' très faible devant Z). DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 17 2) Protection contre les surintensités Le court-circuit Iq : Courant de court-circuit présumé DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 18 2) Protection contre les surintensités Le court-circuit Symbolisation 1/L1 I> 2/T1 3/L2 I> 5/L3 I> 4/T2 6/T3 Magnétique DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 19 2) Protection contre les surintensités Le court-circuit Protection dite magnétique T temps Zone 2 court-circuit Intervention sur fonctionnement magnétique I courant DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 20 2) Protection contre les surintensités Le court-circuit Composition • Coupure d'un courant de court-circuit, 3 impératifs : - détecter très tôt le courant de défaut - séparer très vite les contacts - limiter le courant de court-circuit DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 21 2) Produits dédiés contre les courts-circuits Les protections dites magnétiques GV2-L GK3-EF Compact NS Pouvoir de coupure 30 à 100 kA sous 415 V 35 à 100 kA sous 415 V sous 415 V I nominal 0,4 à 32 A 40 à 80 A 80 à 630 A DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 22 2) Protection contre les surintensités « les surcharges » Afin d'éviter que ces incidents n'entraînent des détériorations de matériel et des perturbations sur le réseau d'alimentation, chaque départ-moteur doit comporter obligatoirement une fonction dite : •PROTECTION CONTRE LES SURCHARGES, pour détecter des augmentations du courant jusqu'à 10 In et couper le départ avant que l'échauffement du moteur et des conducteurs n'entraîne la détérioration des isolants. Des protections complémentaires, telles que le contrôle de défaut d'isolement, d'inversion de phases, de température des bobinages, etc.., peuvent également être prévus en cas de besoin. DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 23 2) Protection contre les surintensités les surcharges Symbolisation 1/L1 I> 2/T1 3/L2 I> 5/L3 I> 4/T2 6/T3 Magnétothermique DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 24 2) Protection contre les surintensités les surcharges T temps Zone 1 surcharge Intervention sur fonctionnement thermique Ir DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur Ir mg Pdc I I courant 25 Protection contre les surintensités les surcharges Les produits . Les protections dédies contre les surcharges Les protections combinées NEW GV2ME DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur LR9F LR2 LR2 GV3ME GV7R 27 3) La commutation Fonction C'est un appareil de manœuvre. Lorsque la bobine de l'électro-aimant est alimentée, le contacteur se ferme, établissant, par l'intermédiaire de pôles, le circuit entre le réseau d'alimentation et le récepteur (le moteur dans l'exemple). Dès que la bobine est privée de tension, le circuit magnétique se démagnétise et le contacteur s'ouvre sous l'effet des ressorts de pression des pôles et du ressort de rappel de l'armature mobile. DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 28 3) La commutation Composition Symbolisation Le contacteur est constitué généralement de 3 éléments : • l'électro-aimant composé d'un circuit magnétique et d'une bobine ; c'est l'élément moteur du contacteur • les contacts auxiliaires qui assurent l'auto-alimentation, la signalisation de l'état du contacteur Inclus dans la partie commande • les pôles qui sont chargés d'établir ou de rompre le courant dans le circuit puissance Inclus dans la partie puissance DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 29 3) La commutation Composition d ’un contacteur LC1 D... Pôle fixe et borne de raccordement Ressort de compression des contacts Contact auxiliaire Pont mobile du pôle puissance Electro-aimant mobile Ressort de rappel Electro-aimant fixe DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur Bobine Bague de déphasage 30 3) La commutation Les produits dédiés. La commutation LC1-K LC1-D LC1-F LC1-V LC1-B NEW DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 31 Catégories d’emploi DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 32 PROTECTION et COMMANDE de MOTEUR Le Contacteur, catégories d'emploi (IEC 947) Les catégories d'emploi résument les principaux domaines d'application des contacteurs en courant alternatif (catégories AC) et en courant continu (DC). Elles définissent, pour l'utilisation normale des contacteurs, les conditions d'établissement et de coupure du courant en fonction du courant assigné d'emploi (Ie), et de la tension assignée d'emploi (Ue). • Elles dépendent : De la nature du récepteur commandé (résistances, moteur à cage, etc..), • Des conditions dans lesquelles s'effectuent les fermetures et les coupures (moteur lancé ou calé, inversion de sens de marche, etc..), • Catégorie AC-1: s'applique à tous les récepteurs alimentés en courant alternatif et qui ont un cos j de 0,95, • Catégorie AC-2: démarrage, freinage en contre-courant et marche par à-coups des moteurs à bagues, • Catégorie AC-3: démarrage des moteurs à cage, avec coupure moteur lancé, • Catégorie AC-4: démarrage, freinage en contre-courant et marche par à-coups des moteurs à cage. DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 33 PROTECTION et COMMANDE de MOTEUR Le Contacteur, catégories d'emploi (applications) Service normal Commande de moteurs • Pompes • Compresseurs • Ventilateurs • Machines-outils • Transporteurs • Presses Distribution d'énergie • Eclairage • Normal secours • Groupe électrogène Service spécifique et intensif AC3 AC1 Récepteurs à courant continu • Moteurs continu • Electro-aimant • Embrayages Equipement à service intensif • Levage • Manutention • Broyeurs • Poste de soudure • Train de laminoir DC. AC2/4 Chauffage DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 34 Endurance des contacteurs DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 35 PROTECTION et COMMANDE de MOTEUR Le Contacteur, durabilité ou durée de vie mécanique. • C'est le nombre moyen de cycles de manœuvres à vide, c ’est à dire sans courant traversant les pôles, que le contacteur est susceptible d ’effectuer sans défaillance mécanique. DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 36 PROTECTION et COMMANDE de MOTEUR Le Contacteur, durabilité ou durée de vie électrique. • C'est le nombre moyen de cycles de manœuvres en charge que les contacts de pôles sont susceptibles d'effectuer sans remplacement. • Elle dépend de : - la catégorie d'emploi, - le courant nominal d'emploi, - la tension nominale d'emploi. DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 37 La Coordination DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 38 PROTECTION et COMMANDE de MOTEUR La coordination des protections. Pas de Coordination = Risques IMPORTANTS Risques importants pour l'opérateur et les personnes. ! Risques d'incendies et de dommages importants. Avant de redémarrer, remplacement des composants départs- moteurs voire de l'équipement complet. Avec Coordination = SECURITE ASSUREE Lors d ’un incident, dans tous les cas, la coupure du circuit est assurée Type 1 Pas d’incendie, mais détérioration possible du matériel A REMPLACER AVANT REMISE EN ROUTE Type 2 Ni incendie ni détérioration du matériel VERIFICATION AVANT REMISE EN ROUTE Totale REARMER POUR REMISE EN ROUTE DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur Après élimination du défaut 39 PROTECTION et COMMANDE de MOTEUR La coordination des protections. Solution standard. Coordination type 1 selon IEC 947- 4 Coordination type 1 Aucun danger aux personnes ou aux installations Le contacteur et/ou le relais thermique peuvent être endommagés Le démarreur peut-être endommagé Avant de redémarrer la remise en état du départ-moteur peut s'avérer nécessaire DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 40 PROTECTION et COMMANDE de MOTEUR La coordination des protections. Solution haute performance. Coordination type 2 selon IEC 947- 4 Coordination type 2 Aucun danger aux personnes ou aux installations Aucun dommage ni déréglage n'est permis. Le risque de soudure des contacts est admis si ceux-ci peuvent être facilement séparés L'isolement doit être conservé après incident, le départ-moteur doit être en mesure de fonctionner après le court-circuit Avant de remettre en service, une inspection rapide est suffisante DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 41 PROTECTION et COMMANDE de MOTEUR La coordination des protections. Solution continuité de service. Coordination totale selon IEC 947- 6- 2 Coordination totale Aucun danger aux personnes ou aux installations Aucun dommage ni risque de soudure n’est accepté sur l’appareil constituant le départ, l’isolement doit être conservé Continuité de service DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur Remise en service immédiate sans précaution particulière après élimination du défaut 42 Exercice d’application: Pompes de puissance 3 KW; I=6.3 A A l’aide du catalogue Télémécanique, Compléter le document réponse n°1 DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 44 Solution N°1 : DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 45 Solution N°2 : DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 46 Solution N°3 : DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 47 Solution Coordination Totale : DCF - M. LAFORET - 06/99 - Le Départ Moteur 48
