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MI-IV-201-A-prof

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MI IV-201A
DECODER ET INTERPRETER TOUTE
FORME DE REPRESENTATION DES
CIRCUITS DE DISTRIBUTION DES
ENERGIES
MAINTENANCE INDUSTRIELLE
Niveau IV
CAFOC - GIP de l’académie de Lyon 39, rue Pierre Baizet - CP201 - 69336 Lyon cedex 09
04 72 80 51 53 - 04 78 47 27 11 - [email protected]
MI IV-201A
DECODER ET INTERPRETER TOUTE FORME DE REPRESENTATION
DES CIRCUITS DE DISTRIBUTION DES ENERGIES
PROBLEME PROFESSIONNEL : Etre capable de réaliser le dimensionnement d’un
transformateur et de réaliser le choix des protections
OBJECTIF : Décoder et interpréter toute forme de représentation des circuits de
distribution des énergies
PRÉREQUIS :
Connaissance sur le transformateur
Savoir prendre des mesures de tension
SÉCURITÉ :
Toutes interventions dans l’armoire électrique doivent se faire machine consignée
Les câblages se font hors tension
Les mesures se font avec du matériel en état (cordons, pointes de touche..)
MATÉRIEL ET RESSOURCES NÉCESSAIRES :
Système ECOLSAB + dossier technique
Transformateur avec bornes de réglages + Platine de câblage
Durée de la séquence : 4 heures
Durée du module : 12 heures
SOMMAIRE :
A-
Installation situation professionnelle.
1 - Installation problème professionnel
2 - Précautions à prendre
3 - Système support
BRéalisation apprentissage.
4 - Dossier apprentissage
5 - Documentation ressources
C- Synthèse
6 - Synthèse
D - Evaluation
7 - Evaluation éventuelle
E - Correction
8 - Correction (sur un autre fichier pour le prof)
Auteur : David SKOBE
Version : Date et N°
Seul l’auteur apporte des modifications.
Ce pictogramme indique que cette activité nécessite une évaluation. Lorsqu’il est présent,
faites appel à votre formateur
1
MI IV-201A
PREPARATION
Cette ressource vous propose d’étudier les points suivants :
Faire l’inventaire des éléments alimentés par un transformateur
Faire l’inventaire des puissances de maintien et d’appel des éléments
Déterminer la puissance d’appel du transformateur
Déterminer le dimensionnement
Déterminer les nouvelles protections à installer
1 – Installation du problème professionnel :
Sur le système ECOLSAB, le transformateur de
commande T1 est hors service. Avant de le changer, le service
maintenance désire vérifier le bon dimensionnement de ce
transformateur et le calibrage éventuel des nouvelles
protections à installer. L’étude vous est confiée.
2 - Précautions à prendre :
Toutes interventions dans l’armoire électrique doivent se faire machine consignée
Les câblages se font hors tension
Les mesures se font avec du matériel en état (cordons, pointes de touche..)
3 - Support technique :
Rappel sur le transformateur
Le transformateur est un appareil permettant de transformer une tension en une autre
tension. Il modifie uniquement la valeur mais pas sa nature (un courant alternatif reste
alternatif).
Il se compose de deux bobines de fil placées sur un axe ferromagnétique commun
(noyau). Le courant entrant dans la première bobine (primaire) crée un champ magnétique
qui produit un courant sortant (secondaire). Le rapport des tensions est égal au rapport des
nombres de spires (« tour ») de chacune des bobines.
Rapport de transformation = Nb de spires secondaire (Ns) / Nb de spires au primaire (Np)
La puissance d’un transformateur s’exprime en VA (Volt-Ampère) ou en KVA. (On
parle alors de puissance apparente). La formule de la puissance est : S = U x I.
Attention, le transformateur est réversible : si on alimente le secondaire, on va créer
une tension au primaire !
2
MI IV-201A
REALISATION APPRENTISSAGE
4 – Dossier apprentissage :
1/ Localisation du transformateur étudié :
Retrouver le transformateur T1 dans le dossier ECOLSAB, puis :
Indiquer la tension au primaire : 230 Volt
Indiquer la tension au secondaire : 24 Volt
Indiquer la puissance apparente du transformateur : 160 VA
Compléter les cases du cartouche ci-dessous :
Entourer le transformateur sur le schéma :
Le transformateur correspond aux
caractéristiques relevées dans le
dossier :
OUI
NON
3
MI IV-201A
2/ Lister les composants alimentés par le transformateur (Respecter l’ordre d’apparition dans
les folios du dossier machine)
H11
K02
…H01
Q1
H02
KP031
KP032
H21
KM21
KM22
H22
KA1
KA2
HA1
HA2
KDET
HP03
H3
KM3
H31
H4
KA3
HA3
3/ Compléter le tableau suivant permettant de réaliser une synthèse de ces composants
(utiliser le dossier machine et le système réel consigné pour retrouver les informations
manquantes) :
Les cases grisées seront complétées plus tard
Nbre
Désignation
Référence complète
Puissance
unitaire
12
Voyant
AB 1870
3W
3
3
Contacteur
moteur
Contacteur
auxiliaire
LC1 D2501 B7
Bien préciser le code
de la bobine
CA 2 KN 22 B7
Bien préciser le code
de la bobine
2
Relais statique
ABR – 1E18B
1
Bobine de
commande de
disjoncteur
Sur disjoncteur
NS100N
2
Temporisation
repos
RE5 RB110 BMTQ
Consommation ou
puissance d’appel :
100 VA
Consommation ou
puissance de maintien :
8.5 VA
Consommation ou
puissance d’appel :
30 VA
Consommation ou
puissance de maintien :
4.5 VA
Consommation ou
puissance de maintien :
1,5 VA
Consommation ou
puissance d’appel :
200 VA
Consommation ou
puissance de maintien :
4.5 VA
Consommation ou
puissance de maintien :
1,5 VA
Mnémonique
H11 – H01 - … … - H4 – HA3
KM21- KM22
KM3
K02 – KA1 -KA2
KA3 - KDET
Q1
KP031 – KP032
4
MI IV-201A
4/ Préciser la tension et la fréquence d’alimentation des bobines des contacteurs :
(voir Documents Ressources DR 1)
Tension d’alimentation : 24 Volt
Fréquence d’alimentation : 50/60 Hz
5/ Compléter les cases grisées du tableau Question 3 (voir DR 1)
6/ Réaliser l’étude du dimensionnement du transformateur en suivant la démarche
fournie (Lire attentivement le Document Ressource DR2 avant de débuter):
a/ Déterminer la puissance d’appel (Pa) :
Rappel : Pappel = 0.8 x (Σ Pm + Σ Pv + Pa)
•
Calculer la somme des puissances de maintien (Σ Pm) des contacteurs, en
complétant le tableau :
Type
Nombre
Puissance de maintien
Total
LC1 D2501 B7
3
8.5
25.5
CA 2 KN 22 B7
3
4.5
13.5
ABR – 1E18B
2
1.5
3
Bobine sur
disjoncteur NS100N
1
4.5
4.5
RE5 RB110 BMTQ
2
1.5
3
Total puissance maintien
Σ Pm =
49.5 VA
•
Calculer la puissance totale des voyants (Σ Pv) :
Σ Pv = nombre de voyant x Puissance d’un voyant
Σ Pv = 12 x 3
Total puissance voyant Σ Pv =
•
•
36 VA
Préciser la puissance d’appel la plus élevée (Pa) :
Puissance d’appel Σ Pa =
200 VA
Puissance d’appel Pa =
228.4 VA
Faire le calcul de Pappel :
Pappel = 0.8 x (Σ Pm + Σ Pv + Pa)
Pappel = 0.8 x (49.5 + 36 + 200)
5
MI IV-201A
b/ Déterminer le dimensionnement du transformateur (DR 2) :
(On prendra Pappel = 230 VA)
Ici, il s’agit d’un transformateur de commande donc cos φ = 0,5.
Indiquer la puissance nominale en VA du transformateur à choisir:
Puissance nominale : 100 VA
c/ Comparaison avec le transformateur existant :
La puissance du transformateur actuel est – inférieure / supérieure - à la puissance
nominale trouvée.
Les caractéristiques du transformateur actuel - sont / ne sont pas – suffisantes pour
cette installation.
Rayer les réponses inutiles
Dans un soucis d’économie, on va remplacer le transformateur existant par un
transformateur de valeur plus faible (100 VA). On va effectuer le choix du nouveau
transformateur.
7/ La puissance du transformateur de commande et de sécurité choisi est de 100 VA.
•
Préciser la référence du matériel (DR 3) :
Référence du transformateur choisi : 423 03
8/ Choix des protections du primaire du transformateur (DR 3)
Préciser les types possibles de protection au primaire, ainsi que leur valeur :
Désignation
Type
Calibre
1ère possibilité
Cartouche Fusible
aM
1A
2ème possibilité
Disjoncteur
C
3A
3ème possibilité
Disjoncteur
D
1A
9/ Choix des protections du secondaire du transformateur (DR 3&4)
En vous aidant des extraits du Catalogue Legrand, compléter les tableaux :
Cartouche
fusible
Disjoncteur
Référence
Type
Taille
Calibre
133 04
gG
10 x 38
4A
Référence
Type de courbe
Calibre
Caractéristique
063 93
C
8A
Uni + neutre
6
MI IV-201A
10/ Utilisation des bornes de réglages (ici +15 V / - 15 V):
Les bornes +15 V / - 15 V permettent d’adapter le tension de sortie en fonction de la tension
d’alimentation. Plusieurs câblages sont réalisables sur le primaire du transformateur en
fonction de la tension réelle. Réaliser les câblages et mesures demandées sur une platine,
puis compléter le document.
+ 15
0V
- 15 230V 400V
0V
24V
Branchement du primaire
Tension trouvée au secondaire
Branchement entre +15 V et 230 V
Environ 24.5 V
Branchement entre 0 V et 230 V
Environ 26 V
Branchement entre -15 V et 230 V
Environ 27.5 V
Branchement entre +15 V et 400 V
Environ 25 V
Branchement entre 0 V et 400 V
Environ 26 V
Branchement entre -15 V et 400 V
Environ 27 V
Si la tension d’alimentation est :
•
plus grande que 230 V ou 400 V, alors il faut se brancher sur la borne
+15 V / 0 V / -15 V
(Entourer la bonne réponse)
•
égale à 230 V ou 400 V, alors il faut se brancher sur la borne
+15 V / 0 V / -15 V
(Entourer la bonne réponse)
•
plus petite que 230 V ou 400 V, alors il faut se brancher sur la borne
+15 V / 0 V / -15 V
(Entourer la bonne réponse)
7
MI IV-201A
5 - Documentation – ressources :
EXTRAITS DU CATALOGUE SCHNEIDER (DR1)
Tableau des caractéristiques des bobines
Volts
24
42
48
110 115 220 230 240 380
LC1-D09 …D115
50 Hz
B5
D5
E5
F5
FE5 M5
P5
U5
Q5
60 Hz
B6
D6
E6
F6
M6
U6
Q6
LC1-D09 …D150 (bobines D115 et D150 antiparasitées d’origine)
50/60 Hz
B7
D7
E7
F7
FE7 M7
P7
U7
Q7
400
415
440
500
660
V5
N5
R5
R6
S5
Y5
V7
N7
R7
Tableau des caractéristiques des contacteurs
Contacteurs
Contacteurs type LC1-D
Circuit de commande en courant alternatif
Type de contacteurs
Caractéristiques du circuit de commande
Tension assignée du circuit de
commande (Uc)
Limites
de
la
tension
de
commande
Bobines 50 ou 60 Hz
Bobines 50/60 Hz
Consommation moyenne
LC1-D09
V
50 ou 60 Hz
LC1-D12
0,8 … 1,1 Uc
De retombée
0,3 … 0,6 Uc
De fonctionnement
0,85 … 1,1 Uc en 60 Hz
De retombée
0,3 … 0,6 Uc
VA
Appel
Bobine de 50 Hz
Maintien
Cos ϕ
Bobine 50/60 Hz
Bobine de 50 Hz
VA
VA
Cos ϕ
Bobine 50/60 Hz
VA
50 Hz
LC1-D25
90
21 … 660
De fonctionnement
à 20°C et à Uc
LC1-D18
60
60
60
0,75
0,75
0,75
0,75
70
7
70
7
70
7
100
7,5
0,3
0,3
0,3
0,3
8
8
8
8,5
Contacteurs
Contacteurs type CA . -K
Circuit de commande en courant alternatif
Type de mini-contacteurs auxiliaires
Tension assignée du circuit
de commande (Uc)
Limites de la tension de commande
Bobine mono-tension
Consommation moyenne
à 20 °C et à Uc
Dissipation thermique
Temps de fonctionnement
à 20 °C et à Uc
Temps maximal d’immunité
aux microcoupure
CA2-K
CA3-K
CA4-K
W
ms
12 … 690
0,8 … 1,15 Uc
≤ 0,20 Uc
30 VA
4,5 VA
1,3
5 … 15
12 … 250
0,8 … 1,15 Uc
≤ 0,10 Uc
3 VA
3 VA
3
25 … 35
12 … 72
0,7 … 1,30 Uc
≤ 0,10 Uc
1,8 VA
1,8 VA
1,8
25 … 35
ms
10 … 20
30 … 40
30 … 40
ms
ms
ms
10 … 20
15 … 25
2
10
15
2
10 … 20
15 … 25
2
V
Pour fonctionnement
Pour déclenchement
Appel
Maintien
Entre excitation bobine et
ouverture des contacts « O »
Entre excitation bobine et
fermeture des contacts « F »
Entre excitation bobine et
-ouverture des contacts « F »
-fermeture des contacts « O »
8
MI IV-201A
EXTRAITS DU CATALOGUE LEGRAND (DR 2)
Guide de choix d’un transformateur
Quel transformateur pour quel circuit ?
Chaque circuit a besoin d’une puissance de
transformateur spécifique : c’est le dimensionnement.
Mais, pour dimensionner un transformateur d’équipement il
ne suffit pas d’additionner les puissances des circuits
d’utilisation, il faut également tenir compte de la puissance
instantanée admissible (puissance d’appel).
Comment calculer la puissance et le dimensionnement
d’un transformateur ?
Pour un équipement comportant des automatismes, la
puissance d’un transformateur dépend :
• De la puissance maximale nécessaire à un instant
donné (puissance d’appel)
• De la puissance permanente absorbée par le circuit
• De la chute de tension
• Du facteur de puissance
1) Déterminer la puissance d’appel
2) Déterminer le dimensionnement du transformateur
Pour les transformateurs de commande en particulier,
il suffit, à partir de la puissance d’appel à cos ϕ 0,5 de
lire le dimensionnement ci-dessous
Puissance
nominale
en VA
40
63
100
160
250
400
630
1000
0,3
100
171
320
770
1000
1700
1800
4100
Puissance instantanée admissible en VA
avec cos ϕ de :
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
90
79
70
63
57
147
128
113
100
90
280
240
220
200
180
670
590
520
470
40
860
760
680
610
560
1500
1300
1200
1100
1100
1600
1400
1300
1200
2600
3600
3300
3000
2800
4100
Une puissance d’appel de 460 VA à cos ϕ 0,5 entraîne
un dimensionnement minimal de 160 VA
Pour déterminer la puissance d’appel, nous tenon compte
des hypothèses suivantes :
• Deux appels ne peuvent se produire en même tems
• Un facteur de puissance cos ϕ de 0,5 à l’enclenchement
• 80 % des appareils au maximum sont alimentés en
même temps
De manière empirique et pour simplifier, cette puissance
se calcule selon la formule suivante :
Pappel = 0.8 x (Σ Pm + Σ Pv + Pa)
Σ Pm : somme de toutes les puissances de maintien des
contacteurs
Σ Pv : somme de toutes les puissances des voyants
Pa : puissance d’appel du plus gros contacteur
Exemple :
Une armoire des commande de machine-outil comportant :
• 10 contacteurs pou moteurs de 4 kW, puissance de
maintien 8 VA
• 4 contacteurs pour moteurs 18,5 kW, puissance de
maintien de 20 VA
• 1 contacteur pour moteur 45 kW, puissance de maintien
20 VA, puissance d’appel 250 VA cos ϕ 0,5
• 25 relais de télécommande, puissance de maintien 4 VA
• 45 voyants de signalisation, consommation 1 VA
Σ Pm =
10 X 8 VA =
4 x 20 VA =
1 X 20 VA =
25 X 4 VA =
80 VA
80 VA
20 VA
100 VA
280 VA
Σ Pv = 45 X 1 VA = 45 VA
Pa = 250 VA
Pappel = 0,8 (280 + 45 + 250) = 460 VA à cos ϕ 0,5
9
0,9
52
88
160
400
520
940
1000
2500
MI IV-201A
EXTRAITS DU CATALOGUE SCHNEIDER (DR 3)
Transformateur de commande et de signalisation monophasé
Transfo de commande et de sécurité
Primaire : 230-400 V± 15 V
Secondaire : 24 V
Puissance en VA
Selon IEC et
CSA
423 01
423 02
423 03
423 04
423 05
423 06
423 08
423 11
Selon UL
Puissance
instantanée
admissible
à cosϕ = 0.5
40 VA
40
63 VA
63
100 VA
100
160 VA
160
250 VA
230
400 VA
330
630 VA
500
1000 VA
500
Transfo de commande et de
séparation des circuits
Primaire : 230-400 V± 15 V
Secondaire : 48 V
40 VA
40
63 VA
63
100 VA
100
160 VA
160
250 VA
230
400 VA
330
630 VA
500
1000 VA
500
423 21
423 22
423 23
423 24
423 25
423 26
423 28
423 30
80
120
260
470
670
1200
1400
3300
79
122
250
550
800
1100
1400
3300
Protections du primaire
230 V mono
Puissance
(VA)
Cart.
aM
Disj.
C
40
1
1
63
1
2
100
1
160
250
400 V mono
Disj.
D
400 V Tri
Cart.
aM
Disj.
C
Disj.
D
Cart.
aM
1
1
1
1
1
1
1
3
1
1
2
1
1
6
2
1
2
1
1
2
6
3
1
3
2
1
400
4
10
6
2
6
2
2
630
6
16
6
4
10
3
2
Disj.
C
Disj.
D
6
Protections au secondaire
Transfos et protections associées
U
P
40 VA
63 VA
100 VA
160 VA
250 VA
Transfo
Cartouche
Transfo
Cartouche
Transfo
Cartouche
Disjoncteur
Transfo
Cartouche
Disjoncteur
Transfo
Cartouche
Disjoncteur
24 V
48 V
423 01
T2AL
423 02
T 3,15 A L
423 03
133 04
063 93
423 04
133 08
063 93
423 05
133 10
063 94
423 21
T1AL
423 22
T 1,6 A L
423 23
133 02
063 89
423 24
133 04
063 91
423 25
133 06
063 92
24-48 V
424 01
T2AL
T1AL
424 02
T 3,15 A L
T1,6 A L
424 03
133 04
063 91
133 02
063 89
423 04
133 08
063 93
133 04
063 91
424 05
133 10
063 94
133 06
063 92
115 V
230 V
424 21
T 400 mA L
424 22
T 630 mA L
424 23
133 01
063 88
424 24
133 02
063 89
424 25
133 02
063 89
424 21
T 200 mA L
424 42
T 315 mA L
424 43
133 94
063 86
424 44
133 01
063 88
424 45
133 01
063 88
230 V
avec écran
424 61
T 200 mA L
424 62
T 315 mA L
424 63
133 94
063 86
424 64
133 01
063 88
424 65
133 01
063 88
10
MI IV-201A
EXTRAITS DU CATALOGUE SCHNEIDER (DR 4)
Documentation disjoncteurs
Uni + neutre
230 V ~
Intensité
nominale
(A)
0,5
1
2
3
4
6
8
10
13
16
20
25
32
Courbe
type C
063 86
063 88
063 89
063 90
063 91
063 92
063 93
063 94
063 95
063 96
063 97
063 98
063 99
Nombre de
module de
17,5 mm
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Unipolaire
230/400 V ~
Courbe
type C
063 68
063 69
063 70
063 72
063 74
063 76
063 77
063 78
063 79
063 80
063 81
063 82
063 83
Intensité
nominale
(A)
1
2
3
6
10
16
20
25
32
40
50
63
80
Nombre de
module de
17,5 mm
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1,5
Documentation fusibles
Cylindres type gG
8,5 x 31,5
Sans
voyant
123 01
123 02
123 04
123 06
123 08
123 10
Avec
voyant
124 02
124 04
124 06
124 10
123 12
123 16
124 16
Calibre
(Ampère
s)
1
2
4
6
8
10
10
12
16
10 x 38
Tension
~ (Volts)
400
Pouvoir de
coupure
(Ampères)
Sans
voyant
Avec
voyant
20 000
133 94
133 01
133 02
133 04
134 06
133 08
133 10
133 12
133 16
133 20
133 25
134 02
134 04
134 06
134 08
134 10
134 12
134 16
134 20
134 25
Calibre
(Ampère
s)
0,5
1
2
4
6
8
10
12
16
20
25
Tension
~ (Volts)
Pouvoir de
coupure
(Amères)
500
100 000
11
MI IV-201A
6/
FICHE DE SYNTHESE
ETUDE DE DIMENSIONNEMENT D’UN TRANSFORMATEUR
Pour calculer la puissance d’un transformateur, il faut :
Déterminer les éléments alimentés par le transformateur
Trouver les puissances d’appel et de maintien des contacteurs et les puissances des
voyants
Réaliser le calcul : Pappel = 0.8 x (Σ Pm + Σ Pv + Pa) pour trouver la puissance d’appel du
transformateur
Retrouver la puissance nominale du transformateur (tableau du catalogue LEGRAND)
12
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