LES COMPOSANTS D’UN DEPART MOTEUR (Partie puissance) Le sectionneur porte-fusible I Rôle du sectionneur porte-fusibles C’est un appareil électrique de protection capable d’ouvrir ou de fermer un circuit sous l’action manuelle d’un technicien afin d’isoler les circuits électriques d’alimentation du réseau. Le sectionneur porte-fusibles a deux fonctions : – La fonction consignation-isolement réalisée par le sectionneur. – La fonction complémentaire de protection par fusible est souvent ajoutée. Cette fonction protège la ligne d’alimentation. Sa manœuvre s’effectue toujours à vide. II Différentes fonctions du sectionneur A / Les contacts principaux Ils permettent d’assurer l’isolement de la machine par rapport au réseau ce qui est obligatoire avant toutes interventions. B / Contacts ou pôles de précoupures Les contacts, ou pôles de précoupures permettent d’isoler le circuit de commande avant ceux de puissances. III Interrupteur sectionneur à commande rotative Les interrupteurs-sectionneurs satisfont les applications d’interrupteurs par la fermeture et la coupure en charge de circuits inductifs, ceci pour des manœuvres fréquentes. Ils peuvent commander directement les moteurs. Ils satisfont les applications de sectionneurs par : – la coupure pleinement apparente (la poignée ne peut indiquer la position “ouvert” que si tous les contacts sont effectivement ouverts et séparés par la distance de sectionnement convenable). – la possibilité de cadenasser les poignées en position d’ouverture. Le disjoncteur magnétothermique. Les disjoncteurs magnétothermiques assurent, en plus de la protection contre les courts-circuits, une protection contre les surcharges, à l’instar d’un relais thermiques. Ils remplacent dans les circuits de départ moiteur, l’association de fusibles de classe aM (accompagnement moteur) et d’un relais thermique. Lors d’une coupure de circuit, après correction du défaut, le disjoncteur est réarmé manuellement et est prêt à fonctionner de nouveau. Choix d'un sectionneur (1) Choix d'un sectionneur (2) rique. Les composants d'un départ moteur (partie commande). o Le pupitre o Le bouton poussoir o Le voyant lumineux o Code couleur des voyants et boutons poussoirs o Maintenance d’un bouton poussoir et d’un voyant Les composants d'un départ moteur (partie puissance). o Le sectionneur porte-fusible. o Le disjoncteur magnétothermique. o Le contacteur o Le relais thermique o Constitution d’un départ moteur o Le moteur asynchrone. o Le moteur asynchrone : Puissance et rendement o Maintenance : Contrôle d’un moteur asynchrone o La plaque signalétique o Les symboles électrotechniques o Le Moteur Asynchrone Triphasé (MAS) 10 questions10 min Le contacteur Le pré-actionneur est chargé d’alimenter l’actionneur en énergie de puissance en fonction des consignes opératives reçues de la partie commande. Suivant la nature de l’énergie, le préactionneur est: ◊ un contacteur pour l’énergie électrique ◊ un distributeur pour les énergies pneumatique et hydraulique. PRE-ACTIONNEUR Fonction du contacteur Le contacteur permet d’établir ou d’interrompre l’alimentation d’un circuit électrique. Principe : La bobine du contacteur (bornes A1-A2), peut-être alimentée en courant alternatif ou en courant continu (24V, 48V, 110V, 230V, 400V). Lorsque la bobine est alimentée, un champ magnétique se forme, la partie mobile de l’armature est attirée contre la partie fixe et les contacts se ferment (ou s’ouvrent suivant le modèle). Lorsque la bobine n’est pas alimentée, le ressort de rappel sépare les deux parties de l’armature et maintient les contacts de puissance ouverts(ou fermés). Constitution du contacteur électromagnétique : Description des bornes et contacts Le contacteur de puissance le plus utilisé est le contacteur tripolaire. Il est doté de trois pôles de puissance généralement utilisés pour l’alimentation d’un moteur. Ces trois pôles sont représentés par les contacts 1-2 ; 3-4 ; 5-6 « Normalement Ouvert » dits « contacts de puissance ». Ces trois contacts sont associés à un quatrième dit « contact auxiliaire de commande » le plus généralement « Normalement Ouvert » (NO). Ses bornes s’appellent 1314. Il est aussi appelé contact à fermeture (F) ou encore NO (Normaly Open). Dans ce cas le contacteur s’appelle : Contacteur 3 Pôles (ou Tripolaire) + 1 ‘ F ’ On trouve aussi le Contacteur 3 Pôles + 1 ‘ 0 ’ : les trois contacts de puissance sont associés à un contact Normalement Fermé (NF) appelé aussi à Ouverture (O) ou encore NC (Normaly Closed). Ses bornes s’appellent 21-22. Dans ce cas le contacteur s’appelle : Contacteur 3 Pôles (ou Tripolaire) + 1 ‘ O ’. Les bornes A1 et A2 correspondent à l’alimentation de la bobine. Représentation symbolique : FONCTIONNEMENT Bobine KM1 non alimentée : contacts ouverts Bobine KM1 alimentée : contacts fermés Blocs auxiliaires instantanés Ces blocs additifs regroupent 2 ou 4 contacts instantanés utilisables dans les circuits de commande. Blocs auxiliaires temporises Ils contiennent des contacts auxiliaires temporisés. Ils ouvrent ou ferment un ou plusieurs contacts avec un retard réglable. Temporisé travail : L’écoulement de temps commencera à la mise sous tension de la bobine qui commande le contact Temporisé repos : L’écoulement de temps commencera à la coupure de l’alimentation de la bobine qui commande le contact Dispositif de condamnation mécanique (ou verrouillage mécanique) Cet appareillage interdit l’enclenchement simultané de deux contacteurs juxtaposés. CHOIX D’UN CONTACTEUR Le choix d’un contacteur est lié aux : Variables d’entrées : ♦ tension du réseau ♦ nature du courant ♦ fréquence Variables de sorties : ♦ nature du récepteur ♦ puissance, rendement, déphasage ♦ tension d’alimentation ♦ durée de fonctionnement ♦ fréquence des manœuvres de commande Compte tenu de ces facteurs, on doit déterminer les caractéristiques du contacteur à utiliser : ♦ tension d’emploi Ue ; exemple 230 – 400 – 500 – 690 – 1000 V en triphasé (tension entre phases). ♦ courant d’emploi Ie défini par le constructeur. ♦ catégories d’emploi (voir tableau ci-dessous); elles dépendent : ◊ de la nature du récepteur contrôlé : moteur à cage, à bagues, ou résistances. ◊ Des conditions dans lesquelles s’effectuent fermetures et ouvertures : moteur lancé ou calé ou en cours de démarrage, inversion du sens de rotation, freinage à contre courant. ♦ Fréquence de manœuvres : nombre de cycle de manœuvres effectués par un contacteur pendant une heure. ♦ Facteur de marche : rapport entre la durée de passage du courant pendant un cycle de manœuvre et la durée du cycle. ♦ Durée de vie électrique ou endurance : nombre de cycles de manœuvres en charge que les contacts des pôles sont susceptibles d’effectuer sans remplacement. Catégorie Récepteur Alternatif Continu AC – 1 Four à résistances AC – 2 AC – 3 AC – 4 DC – 1 DC – 2 DC – 3 DC – 4 DC – 5 Moteur à bagues Moteur à cage Moteur à cage Résistance Moteur dérivation Moteur dérivation Moteur série Moteur série Fonctionnement Charges non inductives ou faiblement inductives. Démarrage, inversion de marche. Démarrage, coupure du moteur lancé. Démarrage, inversion, marche par à-coups. Charges non inductives. Démarrage, coupure. Démarrage, inversion, à-coups. Démarrage, coupure. Démarrage, inversion, à-coups. Le relais thermique Rôle du relais de protection thermique Le rôle d’un relais de protection thermique est de protéger les récepteurs qui lui sont raccordés (généralement un moteur triphasé)contre les surcharges faibles et prolongées.La surcharge se traduit par une élévation du courant absorbé par chaque phase (cause de la surchauffe du moteur). Le relais se déclenche quand la valeur du courant dépasse un seuil fixé (réglage) correspondant à 1,15 x courant nominal pendant une durée appelée «durée de déclenchement». Le relais thermique utilise la propriété d’un bilame formé de deux lames minces de métaux ayant des coefficients de dilatation différents. Il s’incurve lorsque sa température augmente. Pas d’échauffement du bilame. Pas de surcharge du moteur, fonctionnement normal. Constitution d’un relais thermiques Échauffement du bilame. Surcharge du moteur. Courbe de déclenchement C’est la courbe représentant le temps de déclenchement en fonction des multiples de l’intensité de réglage. L’intensité minimale de déclenchement est égale, en général, à 1.15 fois l’intensité de réglage. Autrement dit, le relais ne déclenche pas sous cette intensité de réglage que l’on peut choisir égale à l’intensité à pleine charge. Exemple : Cas d’une intensité absorbée de 6A par un moteur qui normalement absorbe 3A. Le graphique nous indique que le moteur déclenchera au bout de 1 minute. Choix d’un relais thermique Le choix d’un relais thermique s’effectue à partir de la valeur de l’intensité nominale du récepteur qui lui est raccordé. Exemple : Moteur triphasé de 1.5KW et de In = 3.9A Intensité de déclenchement (Id) = 3.9 x 1.15 = 4.48A Plage de réglage : de 4 à 6A. Mise en œuvre d’un relais thermique Fixation : – Direct sur le contacteur – Indépendante sur un socle pour pouvoir le câbler confortablement. Réglage du relais thermique Il s’effectue à l’aide d’un curseur qui doit être amené sur la valeur exacte de l’intensité nominale du moteur Contacts de commande Ces contacts situés sur la face avant sont : Un contact à ouverture (NF) repéré 95-96 (inséré dans le circuit commande pour couper celui-ci en cas de surcharge électrique) Un contact à fermeture (NO) repéré 97-98 (permet de signaler le défaut). La protection du moteur sera assurée totalement en combinant l’emploi d’un relais de protection thermique avec des fusibles de type aM. Constitution d’un départ moteur Rôle et constitution d’un départ moteur un départ moteur doit assurer trois fonctions principales : sectionner, protéger et commuter. Ces trois fonctions assurées par des constituants différents ou uniques permettent de commander le moteur tout en assurant les protections électriques contre les courts-circuits et les surcharges. Départ moteur en démarrage direct Circuit de commande et fonctionnement du démarrage direct 1 – Mise en énergie en actionnant le sectionneur Q1 Le contact auxiliaire Q1 placé dans le circuit de commande se ferme. 2 – Mise en route par action sur S3 Si toutes les conditions sont remplies, le contact auxiliaire 13/14 de KM1 se ferme et permet ainsi une auto-alimentation de la bobine lorsque le poussoir S2 est relâché. 3 – Mise à l’arrêt par action sur S2 Le circuit de commande étant ouvert, le contact auxiliaire de KM1 est relâche. 4 – Quand le moteur tourne : ⇒ si une surcharge survient (pièce entrainé par le moteur bloqué, frottements élevés, …), il y aura une augmentation du courant absorbé et une élévation de température. Lorsque le seuil de réglage du relais thermique est atteint, le contact auxiliaire 95/96 placé dans le circuit de commande s’ouvre et provoque l’ouverture du circuit de commande, la bobine KM1 n’est plus alimenté. Ceci provoque alors l’ouverture des contacts de puissance de KM1 et le moteur s’arrête de tourner. ⇒ Si un incident survient sur le système, l’opérateur appui sur l’arrêt d’urgence S1, ce qui entrainera l’arrêt du moteur. Départ moteur en 3, 2 ou 1 produits Il existe diverses solutions techniques avec 3, 2 ou 1 composants différents pour réaliser les fonctions de sectionnement, protection contre les courts-circuits, protection contre les surcharges et commutation. Moteur asynchrone à courant alternatif triphasé. Le moteur asynchrone triphasé est l’actionneur électrique le plus fréquemment employé dans les applications industrielles. Ce moteur est capable de développer de fortes puissances mécaniques (jusqu’à 5000 kW) et on le rencontre aussi bien dans l’industrie sidérurgique, que dans le traitement des eaux, l’industrie agroalimentaire, les systèmes d’entrainement et de convoyage, les applications avec variation de vitesse … 1 – Principe de fonctionnement Le rotor tourne dans le même sens que le champ magnétique. Sa vitesse est légèrement inférieure à celle du champ magnétique et la différence de vitesse (appelé glissement) explique le terme d’asynchrone. 2 – Constitution Vue éclatée d’un moteur asynchrone à cage d’écureuil moulée Les deux principales parties d’un moteur asynchrone triphasé sont : – Le stator ou partie fixe qui produit un champ magnétique tournant. – Le rotor ou partie mobile qui, entraîné par ce champ tournant, produit de l’énergie mécanique. 3 – Notion de base alimentation Ce réseau triphasé est constitué de 3 phases (Ph1; Ph2, Ph3) et d’un neutre. On désigne un réseau triphasé: – par les tensions simples et composées: réseau 230 V/400 V. (Tension simple V= 230V et tension composée U= 400V) ou – par le nombre de phases et la tension composée: réseau 3 x 400 V. (3 phases avec une tension de 400V entre elles) – Les tensions présentes entre une phase et le neutre s’appellent les tensions simples et repérées par la lettre (V). – Les tensions présentes entre deux phases s’appellent les tensions composées et repérées par la lettre (U) avec U= V x √3 4 – Boite à bornes et couplages Voici une vue du repérage de la boite à borne. Il y a deux manières de câbler ce bornier, ce sont les couplages. Ils sont réalisés dans les deux cas par des barrettes de couplages en cuivre qui viennent se visser sur le bornier. Lire sur la plaque signalétique du moteur et repérer les tensions, ici 230/400V. La plus petite de ces deux tensions est celle qui doit alimenter les bobinages (ici 230V). On compare cette tension (ici 230v) à celle de la tension composée du réseau: Si la tension du moteur est inférieure à celle du réseau alors on fera un couplage étoile. Si la tension du moteur est égale à celle du réseau alors on fera un couplage triangle. Il est possible de relier définitivement les bornes pour un couplage étoile ou triangle grâce à des barrettes de couplage. 5 – Synthèse 6 – Sens de rotation : Pour changer le sens de rotation du moteur, il faut changer le sens du champ tournant En vous reportant au paragraphe constitution du stator, on remarque que si on change l’ordre d’alimentation des bobines (on inverse le branchement de deux phases) on inverse la séquence des champs magnétiques et le sens du champ tournant. Moteur asynchrone : Relation d’électrotechnique : Le moteur asynchrone transforme l’énergie électrique en énergie mécanique. 1. Grandeurs d’entrées : La puissance électrique absorbée par un moteur à courant alternatif : ” U ” étant la tension entre phases en volts, ” I ” le courant absorbé (courant de ligne), le ” cos φ ” cosinus de l’angle de déphasage entre le courant et la tension. Cette formule étant valable quel que soit le couplage. 2. Grandeurs de sortie : La puissance mécanique est celle obtenue sur l’arbre du moteur : c’est celle qui désigne la puissance nominale du moteur. Couple d’un moteur : un moteur peut toujours être assimilé à une force produisant la rotation de l’arbre en agissant sur lui avec un certain bras de levier. Le produit de cette force par le bras de levier est le couple du moteur. La vitesse angulaire : s’exprime, à partir de la vitesse de rotation par la formule. 3. Le rendement : Maintenance : Contrôle d’un moteur asynchrone triphasé CONTRÔLE SENSORIEL Matériel nécessaire Les sens humain Le visuel L’ouïe Le touché L’odorat MAINTENANCE PRÉVENTIVE Contrôle Sens humain Contrôle à faire Valeur attendu Nettoyer périodiquement la grille d’aspiration du capot ventilateur, pour que ce dernier puisse assurer correctement le refroidissement du moteur. Pas de poussières qui peuvent empêcher le refroidissement. Si le moteur est équipé de graisseurs, garnir ces derniers de graisse pour roulements. Palier graissé. Contrôle du silence de fonctionnement en rotation manuelle. Remplacement des pièces d’usure : Pas de blocage, Seuls les roulements sont ni de bruits susceptibles de s’user, il anormaux convient alors de les remplacer par des roulements de mêmes caractéristiques que les roulements d’origine. MAINTENANCE CORRECTIVE Par suite de la défaillance d’une protection ou à cause d’une erreur de raccordement, le bobinage du stator peut être coupé ou en court circuit. Le bobinage doit être refait par un atelier spécialisé.Pour un moteur standard de faible puissance, le coût du rembobinage risque d’être pratiquement le coût d’un moteur neuf. CONTRÔLE ÉLECTRIQUE (3 étapes) Pour votre sécurité : le moteur doit être consigné ! Le couplage du moteur (étoile ou triangle) est réalisé par des barrettes conductrices qui permettent de relier les enroulements entre eux. Il est nécessaire de les retirer (après avoir repéré leur position) afin d’éviter de fausser la mesure de l’isolement des bobinages entre eux. Contrôle de la continuité des bobinages à l’aide d’un ohmmètre. Ce contrôle permet de vérifier la continuité des bobinages, c’est-à-dire qu’ils ne soient pas coupés.Résultats attendus : résistance ≠ 0 Ω résistance ≠ infini résistance identique sur les 3 bobines. Contrôle de l’isolement des bobinages entre eux. Ce contrôle permet de vérifier que les bobinages ne se touchent pas entre eux. L’emploi d’un mégohmmètre est recommandé pour ce type de contrôle. Il délivre une tension de 500 V à 1000 V obligatoire pour l’efficacité de ce contrôle. Résultats attendus : résistance très importante, R ≥1MΩ dans les trois cas. Contrôle d’isolement entre les bobinages et la masse du moteur. L’emploi d’un mégohmmètre est recommandé pour ce type de contrôle. Résultats attendus : résistance très importante, R ≥1MΩ dans les trois cas. La plaque signalétique Tous les moteurs possèdent cette plaque qui renseigne le technicien sur les caractéristiques du moteur en voici une d’un moteur Leroy Somer. LES COMPOSANTS D’UN DEPART MOTEUR (Partie commande) Le pupitre Le pupitre est un des éléments permettant le dialogue entre l’opérateur et la partie commande. L’opérateur envoi des consignes opérateur et reçoit des informations principalement visuelles. Il dispose pour cela des différentes formes de boutons, sélecteurs et voyants. Pour les systèmes complexes on rencontre des terminaux de dialogue : Le bouton poussoir Définition : Les boutons poussoirs sont des éléments de dialogue de base sur les pupitres traditionnels. Leur couleur permet de distinguer leur fonction : mise en marche, mise à l’arrêt, mise en ou hors énergie, consigne, acquittement … Il en existe de deux types, les boutons poussoirs normalement ouverts (à fermeture) et les boutons poussoirs normalement fermés (à ouverture). Ils servent à ouvrir ou fermer un circuit électrique, dès qu’on les relâche ils reviennent dans leur position initiale. Symbolisation : Les contacts des boutons poussoirs peuvent être : ◊ normalement ouverts (contact de type travail, ou à fermeture) : le contact électrique est établi par une action sur le bouton poussoir, ◊ normalement fermés (contact de type repos, ou à ouverture) : le contact électrique est établi sans action est n’est rompu que par appui sur le bouton poussoir, Normalement fermé (Normally closed) NC Normalement ouvert (Normally open) NO Le bouton poussoir a un comportement monostable : ♦ lorsqu’on appuie sur le bouton, les contacts NC s’ouvrent et les contacts NO se ferment. ♦ lorsqu’on relâche le bouton, les contacts reviennent à leur position repos. Les boutons tournant ou sélecteur 2 ou 3 positions Les boutons tournants appelés également commutateurs ou sélecteurs, permettent de sélectionner différents mouvements, séquences, opérations, programmes … Sélecteur 2 positions Les deux positions sont fixes (le bouton se comporte comme deux interrupteurs liés – seul l’un des deux peut être actionné à un instant donné). Lorsque l’opérateur relâche la commande, le sélecteur reste dans sa position (repérée sur le schéma par le trait continu en dessous du repère 1 ou 2) Sélecteur trois positions Ce sélecteur peut être de type monostable : les positions 1 et 3 sont à rappel à une position repos (la position centrale repérée 2, lorsque l’opérateur relâche la commande, le bouton revient de lui-même dans la position repos), mais également avec chaque position maintenue. Le bouton poussoir d’arrêt d’urgence Le bouton poussoir d’arrêt d’urgence est un bouton poussoir “coup de poing” (la large zone d’appui permet de l’enclencher en donnant un coup de poing). il est de couleur rouge (couleur des boutons poussoir arrêt). Déclencher un arrêt d’urgence n’est pas anodin : il fait suite à un incident, accident ou danger. Il est rare que le système puisse être remis en service sans intervention d’un spécialiste (agent de maintenance, service de sécurité …). Selon les consignes de sécurité et les risques encourus, le choix du bouton poussoir d’arrêt d’urgence se portera sur : ◊ un bouton dé-verrouillable en tirant, ◊ un bouton dé-verrouillable en tournant, ◊ un bouton dé-verrouillable par clé, Afin d’agir sur l’alimentation en énergie, le contact électrique est normalement fermé. On peut adjoindre un second contact normalement ouvert. Le voyant lumineux Les voyants lumineux sont omniprésents sur les pupitres des systèmes. Leurs couleurs permettent de différentier la nature de leurs messages : en marche, à l’arrêt, en défaut, prêt … Ils comportent une ampoule ou un système de diodes électroluminescentes (DEL). La majorité de voyants fonctionnent sous une tension de 24V. Code couleur des voyants Rouge = URGENCE Rouge clignotant = défaut sérieux Le système est dans une situation dangereuse. une action est demandée Jaune = ANORMAL Le système est dans un état anormal pouvant devenir critique sans intervention d’un opérateur. Vert = NORMAL Le système est dans un état normal de fonctionnement. Bleu = OBLIGATOIRE Une action de l’opérateur est nécessaire pour la poursuite d’un fonctionnement normal. Les voyants blancs n’ont pas de signification particulière. Ils sont utilisés pour la surveillance générale. Ex: Système sous-tension Code couleur des boutons poussoirs Rouge = URGENCE Action lorsque survient une situation d’urgence ou un danger (arrêt d’urgence…) Jaune = ANORMAL Intervention pour éliminer une anomalie ou redémarrer après interruption. Vert = SÛR Action de l’opérateur lorsque les conditions sont sûres (mise en marche…). Bleu = OBLIGATOIRE Intervention obligatoire de l’opérateur (réarmement, acquittement…) NOIR et BLANCS Pas de signification particulière. Consigne d’exploitation standard (marche ou mise sous tension, arrêt ou mise hors tension). Maintenance d’un bouton poussoir Vérification d’un bouton poussoir NO : Prendre un multimètre sur la position testeur de continuité « BIP SONORE » et ne pas appuyer sur le bouton poussoir, le circuit est ouvert donc le multimètre ne doit pas SONNER. Appuyer maintenant sur le Bouton poussoir, le multimètre doit SONNER. Vérification d’un bouton poussoir NC ou d’un arrêt d’urgence : Prendre un multimètre sur la position testeur de continuité « BIP SONORE » et ne pas appuyer sur le bouton poussoir, le circuit est ouvert donc le multimètre doit SONNER. Appuyer maintenant sur le Bouton poussoir, le multimètre ne doit plus sonner. Vérification d’un voyant (pas d’une DEL) : Prendre un multimètre sur la position « Ohmmètre » pour mesurer la continuité d’un circuit et positionner les 2 électrodes aux deux bornes de l’ampoule, le circuit est fermé donc le multimètre doit indiquer une valeur de quelques ohms :
