Une centrale thermique possède un groupe turboalternateur de 600
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STI GE 2 – ETUDE DES SYSTEMES DE CONVERSION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE Lycée RENAUDEAU ELECTROTECHNIQUE 2-2-3-3 Fonction Protéger les matériels TD10: Association d’appareillage PAGE: 1 NOM, Prénom : Pour faire le TD, les cours suivants seront nécessaires : - chapitre 2.1 « Bande Transporteuse » - chapitre 2.2.3.3 « Fonction Protéger les matériels » - chapitre 2.2.3.4 « Fonction protéger les personnes » - chapitre 2.2.3.5 « Fonction Commander » de la page1 à la page 48… Nous étudierons, à travers ce TD, une des associations possibles pour la commande d’un moteur asynchrone triphasé. Le schéma de puissance étudié sera celui du moteur M1 de la bande transporteuse (cf. chapitre 2.1). Caractéristiques du moteur M1 : Moteur asynchrone triphasé Leroy Somer LS80L P (KW) 0.75 N (tr/mn) 1400 IN (A) 2.01 ID/IN 4.5 1°) Analyse fonctionnelle : Complétez les actigrammes de l’analyse fonctionnelle de la chaîne de conversion d’énergie du tapis N°1. Réseau électrique ISOLER l’installation A31 Sectionneur PROTEGER contre les courts-circuits A32 Fusibles Energie mécanique PROTEGER contre les surcharges A33 Relais thermique COMMANDER la puissance A34 Contacteur CONVERTIR L’énergie A35 A3 Moteur M1 STI GE 2 – ETUDE DES SYSTEMES DE CONVERSION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE Lycée RENAUDEAU ELECTROTECHNIQUE 2-2-3-3 Fonction Protéger les matériels TD10: Association d’appareillage PAGE: 2 NOM, Prénom : 2°) Analyse matérielle : Le contacteur Précisez la fonction du contacteur KM1 dans notre application. KM1 permet d'établir ou d'interrompre le passage de l'énergie électrique pour l’alimentation du moteur M1. A l’aide de la documentation donnée page 8, effectuez le choix du contacteur pour notre application en précisant quels sont les critères de choix. Critères de choix Tension nominale Puissance commutée Nombre de pôles Catégorie d’emploi Aucun contact auxiliaire Tension du circuit de commande Choix 400V 4KW (minimum) 3 AC3 -24V – B5 ou B7 Référence : LC1 D09 00 B7 Précisez l’intensité du courant d’emploi et comparez-la à celle du courant du moteur : Contacteur : 9A Moteur : 2.01A Le contacteur convient donc largement. Précisez la catégorie d’emploi du contacteur : AC3 Quelle en est sa signification (chapitre 2.2.3.5 page 2) ? AC : Courant alternatif, 3 : catégorie Elle concerne les moteurs à cage dont la coupure s'effectue moteur lancé. Exemples d'utilisation : tous moteurs à cage courants : ascenseurs, escaliers roulants, bandes transporteuses, élévateurs à godets, compresseurs, pompes, malaxeurs, climatiseurs, etc... Un petit peu de technologie… Indiquez quels sont les chiffres utilisés pour le repères des pôles de puissances : 1-2, 3-4, 5-6 Expliquez succinctement la constitution et le fonctionnement du contacteur : Le contacteur est constitué d’un électro-aimant dont l’armature mobile est liée à des contacts électriques (pôles principaux et contacts auxiliaires). Lorsque la bobine de commande est alimentée, les contacts changent d’état. Quel est le rôle de la spire de Fragger ? La spire de Fragger évite les vibrations dues à l’utilisation de la tension sinusoïdale (50Hz) lors du passage à zéro de la tension. Elle provoque un déphasage de flux entre l’intérieur et l’extérieur de l’anneau métallique qui la constitue. Ces deux flux, déphasés l’un par rapport à l’autre, contribuent au maintien de l’armature mobile lors du passage à zéro de la tension. Quel est le procédé de suppression de l’arc électrique utilisé pour ce type de produit ? Aucun, seul l’air contribue à l’extinction de l’arc, pour des petits calibres. STI GE 2 – ETUDE DES SYSTEMES DE CONVERSION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE Lycée RENAUDEAU ELECTROTECHNIQUE 2-2-3-3 Fonction Protéger les matériels TD10: Association d’appareillage PAGE: 3 NOM, Prénom : Le relais thermique Précisez la fonction du relais thermique F1 dans notre application. F1 réalise la protection contre les surcharges (calage de moteur par exemple) du moteur M1. A l’aide de la documentation donnée page 9, effectuez le choix du relais thermique pour notre application en précisant quels sont les critères de choix. Critères de choix Intensité de réglage Classe Choix 1.6A à 2.5A 10A (2<t<10s pour Isurcharge = 7.2x IR) Référence : LR2 D13 07 Précisez quelle est la classe de ce relais thermique : 10A Quelle en est sa signification ? La classe détermine le temps de déclenchement du relais pour un temps donné : déclenchement entre 2 et 10 s pour un courant = 7,2 x le courant de réglage La classe 20A est temporisée par rapport à la classe 10A puisque le temps de déclenchement est compris entre 6 et 20 s pour un courant = 7,2 x le courant de réglage. Un petit peu de technologie… Indiquez quels sont les repères, sur le schéma, des éléments de puissances : 1-2, 3-4, 5-6 Expliquez succinctement la constitution et le fonctionnement du relais thermique : Le relais thermique est constitué de trois bilames enlacés d’un conducteur traversé par le courant d’emploi du circuit. Les bilames, lorsque l’échauffement est excessif, agissent sur le mécanisme de déclenchement des contacts auxiliaires. Le contact NC permet alors l’ouverture de l’alimentation du contacteur KM1. Le contact NO signale, par un voyant, le défaut thermique du moteur M1. Expliquez ce qu’est la compensation : La compensation permet de s’affranchir de la température ambiante. Elle est réalisée par une quatrième bilame, indépendante du courant d’emploi du circuit, ne s’incurvant donc que par la chaleur de la température ambiante. Cette bilame de compensation agit sur le mécanisme en déplaçant la valeur du réglage, en fonction de la température ambiante. Expliquez le fonctionnement du relais thermique lors de la « protection contre la marche monophasée » du moteur ? Lorsque deux des bilames chauffent sur les trois, le dispositif différentiel agit sur mécanisme de déclenchement des contacts auxiliaires. On dit alors que c’est le Dispositif de Protection contre la Marche Monophasée (DPMM) qui a agit. 2 – ETUDE DES SYSTEMES DE CONVERSION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE STI GE Lycée RENAUDEAU ELECTROTECHNIQUE 2-2-3-3 Fonction Protéger les matériels TD10: Association d’appareillage PAGE: 4 NOM, Prénom : Le sectionneur porte fusibles Précisez les fonctions du sectionneur Q1 dans notre application. Q1 réalise le sectionnement du circuit et son isolement . Il supporte également les fusibles. A l’aide de la documentation donnée page 10, effectuez le choix du sectionneur pour notre application en précisant quels sont les critères de choix. Critères de choix Intensité Nombre de pôles Nombre de contacts auxiliaires Choix 25A 3 0 pour notre application Référence : LS1 D25 31A65 Un petit peu de technologie… Indiquez quels sont les chiffres utilisés pour le repères des pôles de puissances : 1-2, 3-4, 5-6 Précisez quel est le pouvoir de coupure du sectionneur : 0A, le sectionneur n’est pas conçu pour être manœuvré en charge. Quel est le rôle des contacts auxiliaires ? Les contacts auxiliaires permettent d'éviter la coupure en charge. Ces contacts s’ouvrent avant l'ouverture des pôles principaux du sectionneur et permettent la coupure du circuit de commande, et ainsi des contacteurs. De même, à la fermeture du sectionneur, les contacts auxiliaires ne se ferment qu'après fermeture des pôles principaux. Modifiez le schéma de commande de la bande transporteuse du chapitre 2.1, de façon à ce qu’une coupure en charge par le sectionneur ne détruise pas l’appareil. Même question pour le sectionneur Q0. Quelles sont les 4 étapes pour réaliser une consignation : ouverture du circuit verrouiller identifier vérifier la tension Le sectionneur choisi pour le moteur M1, permet-il de réaliser une consignation ? Expliquez. Le sectionneur permet d’ouvrir le circuit mais ne permet pas de verrouillage par cadenassage. Pour réaliser cette fonction, il y ajouter un dispositif de cadenassage (réf. LA8 D25915). STI GE 2 – ETUDE DES SYSTEMES DE CONVERSION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE Lycée RENAUDEAU ELECTROTECHNIQUE 2-2-3-3 Fonction Protéger les matériels TD10: Association d’appareillage PAGE: 5 NOM, Prénom : Les fusibles Précisez la fonction des cartouches fusibles dans notre application : Les fusibles assurent seulement la protection du moteur contre les court-circuits. A l’aide de la documentation donnée page 11, effectuez le choix des cartouches fusibles pour la protection de notre moteur M1, en précisant les critères de choix. Critères de choix Intensité Type Taille Haut Pouvoir de coupure Choix 4A aM 10x38 100 000 A Référence : 13004 Précisez quel est le type des fusibles : aM Quelle en est sa signification ? Fusibles Accompagnement Moteur, ils protègent contre les fortes surcharges et les courts-circuits et sont conçus pour résister à de fortes surcharges de très courte durée (démarrage du moteur ID/IN= 4,5). Elles seront obligatoirement associées à un relais thermique accouplé à un contacteur. Un petit peu de technologie… Expliquez succinctement la constitution et le fonctionnement du fusible : Le fusible est constitué : d’une cartouche (enveloppe) assurant une fusion enfermée de l’élément fusible qu’il contient d’un élément fusible qui est destiné à fondre dès que le courant dépasse pendant un temps déterminé une valeur donnée. 2 – ETUDE DES SYSTEMES DE CONVERSION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE STI GE Lycée RENAUDEAU ELECTROTECHNIQUE 2-2-3-3 Fonction Protéger les matériels TD10: Association d’appareillage PAGE: 6 NOM, Prénom : Association fusibles + Relais thermique Tracez sur le même graphe page 12, la courbe de fusion du fusible utilisé pour notre application, ainsi que la courbe de déclenchement du relais thermique. Quelle est la zone d’action des fusibles ? environ de 30 A jusqu’au PDC Quelle est la zone d’action du relais thermique ? de 2,2 A jusqu’à 30A. Lequel de ces deux appareils va provoquer l’ouverture du circuit si l’intensité est de 100A ? Les fusibles En combien de temps ? entre 0.04s et 0.05s Quel est ce type de surintensité ? forte surintensité : court-circuit Lequel de ces deux appareils va provoquer l’ouverture du circuit si l’intensité est de 5A ? Le Relais thermique En combien de temps ? entre 15 et 20s Quel est ce type de surintensité ? faible surintensité : surcharge (rotor bloqué, charge trop importante, ..) Calculez la pointe d’intensité au démarrage du moteur : Id = 4,5 x 2,01 = 9A Indiquez le temps maximal du démarrage avant l’ouverture du moteur par les protections : On relève un temps maximum de 6s. Au delà, le relais thermique déclenche. Quelle est alors la solution si le démarrage nécessite un temps plus long ? Il faut utiliser un relais thermique de classe 20A. A l’aide du chapitre 2.2.3.5, pages 47 et 48, identifiez les avantages et les inconvénients de cette association de constituants. fusibles pouvoir de coupure très important sectionnement efficace protection contre les surcharges obtenue par relais thermique. Pas de DPMM en cas de court-circuit, cette protection est assurée par le RT qui provoque l'ouverture différée du contacteur. Protection non affectée par la température ambiante. Quelle classe de coordination peut assurer cette association ? Type « c » Quelle en est la signification ? Le niveau de coordination en cas de court-circuit ne tolère aucune détérioration du contacteur mais admet un collage des contacts. Cette association permet de répondre à ce classement. 2 – ETUDE DES SYSTEMES DE CONVERSION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE STI GE Lycée RENAUDEAU ELECTROTECHNIQUE 2-2-3-3 Fonction Protéger les matériels TD10: Association d’appareillage PAGE: 7 NOM, Prénom : 3°) Analyse temporelle Analyse de la mise sous tension : Complétez le chronogramme permettant la mise sous tension. Bouton poussoir 1 « marche » S3 0 temps Bouton poussoir 1 « arrêt » S2 0 temps 1 Bouton « arrêt urgence » S1 0 temps 1 KA1 0 temps Analyse de la commande du moteur : Complétez le chronogramme permettant la commande du moteur M1. KA1 1 0 temps Sortie automate 1 O1 0 temps RT F1 1 0 temps KM1 1 0 M1 temps 1 0 temps 1 Voyant mise sous tension H1 0 Voyant défaut 1 moteur H2 0 temps temps 2 – ETUDE DES SYSTEMES DE CONVERSION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE STI GE Lycée RENAUDEAU ELECTROTECHNIQUE 2-2-3-3 Fonction Protéger les matériels TD10: Association d’appareillage PAGE: 8 NOM, Prénom : 2 – ETUDE DES SYSTEMES DE CONVERSION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE STI GE Lycée RENAUDEAU ELECTROTECHNIQUE 2-2-3-3 Fonction Protéger les matériels TD10: Association d’appareillage PAGE: 9 NOM, Prénom : 2 – ETUDE DES SYSTEMES DE CONVERSION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE STI GE Lycée RENAUDEAU ELECTROTECHNIQUE 2-2-3-3 Fonction Protéger les matériels TD10: Association d’appareillage PAGE: 10 NOM, Prénom : 2 – ETUDE DES SYSTEMES DE CONVERSION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE STI GE Lycée RENAUDEAU ELECTROTECHNIQUE 2-2-3-3 Fonction Protéger les matériels TD10: Association d’appareillage PAGE: 11 NOM, Prénom : STI GE 2 – ETUDE DES SYSTEMES DE CONVERSION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE Lycée RENAUDEAU ELECTROTECHNIQUE 2-2-3-3 Fonction Protéger les matériels PAGE: 12 TD10: Association d’appareillage NOM, Prénom : Association fusibles + Relais thermique Courbe de fusion des fusibles et courbe de déclenchement du relais thermique Temps (s) 10 000 1000 100 10 1 0,1 0,01 1 10 100 1000 Intensité en ampères
