Technique de contrôle industriel Technique de
publicité
Couplage étoile-triangle des moteurs triphasés Limitation des pics de courant de commutation par commutation préférentielle marche à droite et à gauche Exemple de fonctionnement n° CD-FE-III-001-V10-FR Technique de contrôle industriel Technique de contrôle SIRIUS Commutation des moteurs triphasés du couplage étoile au couplage triangle Remarque préliminaire Les exemples de fonctionnement Sirius sont des configurations d’automatisation opérationnelles et testées, élaborées sur la base de produits Siemens A&D standard. Ils permettent de réaliser de manière simple, rapide et bon marché des applications de contrôle sur les appareils basse tension. A ce titre, chacun des exemples de fonctionnement Sirius mentionnés couvre une tâche répétitive d’un ensemble général de questions, posées par le client, et relatives aux appareils basse tension. 1 Introduction ............................................................................................. 3 2 Fonctionnement ...................................................................................... 4 1.1 2.1.1 2.1.2 Description du fonctionnement en cas de rotation à droite du moteur ...................................4 Commutation préférentielle..........................................................................................................4 Pas de commutation préférentielle...............................................................................................5 2.2 Changement de sens de rotation de droite à gauche...............................................................6 2.3 Dimensionnement des appareils pour un démarrage normal..................................................6 2.4 Couplages opportuns et inopportuns ......................................................................................7 3 Configuration et câblage ........................................................................ 8 3.1 Vue du réseau principal ............................................................................................................8 1.2 Vue du circuit de commande ....................................................................................................8 4 Couplages combinés étoile-triangle à un sens de rotation jusqu’à 75 kW – la solution Siemens .................................................... 9 5 Votre contact ......................................................................................... 10 6 Garantie, responsabilité et assistance................................................ 10 7 Index....................................................................................................... 10 Technique de contrôle Sirius page 2/10 CD-FE-III-001-V10-FR Commutation des moteurs triphasés du couplage étoile au couplage triangle 1 Introduction Le démarrage type étoile-triangle est toujours utilisé pour activer les moteurs asynchrones triphasés. Dans ce type de commutation, le courant de démarrage ne correspond plus qu’à 1/3 du courant nécessaire au démarrage direct. Lors des commutations du couplage étoile au couplage triangle, des processus de compensation peuvent se produire dans le moteur, en particulier dans le cas d’une combinaison défavorable de fréquence de réseau et de champ de rotor, provoquant des pics de courants plus élevés qu’en cas de démarrage direct du moteur arrêté en couplage triangle. Dans le pire des cas, les problèmes suivants apparaissent : les dispositifs de protection contre les courts-circuits se déclenchent, le contacteur triangle colle et ses contacts s’usent très rapidement, le moteur est soumis à une forte sollicitation dynamique. Cet exemple de fonctionnement décrit la commutation préférentielle utilisée pour les démarreurs étoile-triangle. Un raccordement opportun au circuit principal permet de limiter les courants de compensation et les pics de courant lors du passage d’un couplage étoile à un couplage triangle. Technique de contrôle Sirius page 3/10 CD-FE-III-001-V10-FR Commutation des moteurs triphasés du couplage étoile au couplage triangle 2 Fonctionnement Les schémas des démarreurs étoile-triangle indiquent souvent deux types différents de raccordement du moteur : d’une part avec rotation à droite, d’autre part avec rotation à gauche du moteur. Respectez ce point lors de l’installation du moteur pour limiter au maximum les pics de courant lors des commutations. Prévoyez également un câblage correct sur la plaque à bornes du moteur. 1.1 Description du fonctionnement en cas de rotation à droite du moteur 2.1.1 Commutation préférentielle Le diagramme vectoriel ci-dessous montre les tensions présentes dans un moteur de rotation à droite lors du passage d’un couplage étoile à un couplage triangle. Une fois la commutation préférentielle réglée, les bornes du moteur sont reliées correctement, c.à.d. phase L1 aux bornes U1 et V2, phase L2 aux bornes V1 et W2 et phase L3 aux bornes W1 et U2. L1 L3 L2 L1 U1 U2 L3 L2 W1 V1 V2 W2 W1 V1 U1 V2 U2 W2 Fig. 1 : Liaison correcte des phases du moteur en rotation à droite position en retrait du rotor lors des pauses hors tension champ tournant L1 U L1´− N L3‘ L1‘ ∆U U L 1− L 3 U L1− L 3 U L1´ − N N L3 L2 L2‘ Fig. 2 : Diagramme vectoriel d’une commutation de couplage étoile à couplage triangle d’un moteur de rotation à droite considérant une liaison correcte des phases du moteur Technique de contrôle Sirius page 4/10 CD-FE-III-001-V10-FR Commutation des moteurs triphasés du couplage étoile au couplage triangle Lors des pauses de commutation hors tension, le rotor reste en retrait par rapport au champ tournant. Son champ magnétique induit une tension résiduelle décroissante, représenté dans le diagramme vectoriel à la phase L1. U L1' − N . Lors du démarrage en couplage triangle (fig. 1 et fig. 2), l’enroulement statorique causant cette tension résiduelle est positionné sur la tension réseau U L1− L 3 . Du fait de la position favorable de la tension résiduelle U L1' − N et de la tension réseau U L1− L 3 sur le schéma vectoriel (presque parallèle), la tension différentielle ∆U est relativement limitée. Le pic de courant résultant de cette tension reste également faible. 2.1.2 Pas de commutation préférentielle Le moteur est également de rotation à droite lorsque les bornes sont reliées comme suit : phase L1 aux bornes U1 et W2, phase L2 aux bornes V1 et U2, phase L3 aux bornes W1 et V2. L1 L2 W1 V1 U1 U2 L3 V2 W2 Fig. 3 : Un raccordement erroné des phases du moteur ne modifie pas la rotation à droite. La tension résiduelle décroissante agit de nouveau dans le stator. Lors du démarrage en couplage triangle, l’enroulement de phase de vecteur U L1' − N est positionné sur la phase réseau U L1− L 2 . Cependant, les directions vectorielles respectives de ces deux tensions sont très différentes ; la tension différentielle ∆U est élevée et provoque donc un pic de courant élevé lui aussi. Lors des commutations d’étoile à triangle, on obtient alors le diagramme vectoriel suivant : position en retrait du rotor lors des pauses hors tension champ tournant L1 U L 1´ − N L1‘ L3‘ U L 1− L 2 N L3 U L1´− N U L1− L 2 ∆U L2 L2‘ Fig. 4 : Diagramme vectoriel des couplages de phases de moteur suivant fig. 3 – pic de courant de commutation élevé Technique de contrôle Sirius page 5/10 CD-FE-III-001-V10-FR Commutation des moteurs triphasés du couplage étoile au couplage triangle 2.2 Changement de sens de rotation de droite à gauche Lorsque le sens de rotation du moteur est à gauche, il ne suffit pas d’échanger au hasard l’emplacement de deux phases. On obtiendrait alors les mêmes conditions que celles de la rotation à droite décrites ci-dessus. Afin de maintenir au minimum le pic de courant de commutation de couplage étoile à couplage triangle, les raccordements doivent être réalisés comme suit : L1 L2 U1 V1 U2 V2 L3 L1 W1 W2 L2 L3 U1 V1 W1 U2 V2 W2 Fig. 5 : Couplage correct des phases de moteur de rotation à gauche Pour la configuration du câblage des courants principal et de commande, voir Point 3 incluant les schémas de circuits des couplages combinés étoile-triangle avec rotation à droite et à gauche par commutation préférentielle. 2.3 Dimensionnement des appareils pour un démarrage normal Contacteur étoile : Contacteur réseau et triangle : Relais de surcharge : Technique de contrôle Sirius Ie moteur x 0,33 Ie moteur x 0,58 Ie moteur x 0,58 page 6/10 CD-FE-III-001-V10-FR Commutation des moteurs triphasés du couplage étoile au couplage triangle 2.4 Couplages opportuns et inopportuns Voici un résumé des différentes possibilités de couplage et des raccordements pour un couplage triangle. changer le câblage Variante inopportune Variante opportune Couplage rotation à droite inopportun U1 : L1 U2 : L2 V1 : L2 V2 : L3 W1 : L3 W2 : L1 Couplage rotation à droite opportun U1 : L1 U2 : L3 V1 : L2 V2 : L1 W1 : L3 W2 : L2 Couplage rotation à droite inopportun U1 : L2 U2 : L3 V1 : L3 V2 : L1 W1 : L1 W2 : L2 Couplage rotation à droite opportun U1 : L2 U2 : L1 V1 : L3 V2 : L2 W1 : L1 W2 : L3 Couplage rotation à droite inopportun U1 : L3 U2 : L1 V1 : L1 V2 : L2 W1: L2 W2: L3 Couplage rotation à droite opportun U1 : L3 U2 : L2 V1 : L1 V2 : L3 W1 : L2 W2 : L1 Couplage rotation à gauche inopportun U1 : L1 U2 : L2 V1 : L3 V2 : L1 W1 : L2 W2 : L3 Couplage rotation à gauche opportun U1 : L1 U2 : L3 V1 : L3 V2 : L2 W1 : L2 W2 : L1 Couplage rotation à gauche inopportun U1 : L3 U2 : L1 V1 : L2 V2: L3 W1 : L1 W2 : L2 Couplage rotation à gauche opportun U1 : L3 U2 : L2 V1 : L2 V2 : L1 W1 : L1 W2 : L3 Couplage rotation à gauche inopportun U1 : L2 U2 : L3 V1 : L1 V2 : L2 W1 : L3 W2 : L1 Couplage rotation à gauche opportun U1 : L2 U2 : L1 V1 : L1 V2 : L3 W1 : L3 W2 : L2 Remarque Lorsque deux phases de réseau sont interverties pour modifier le sens de rotation, le couplage passe (est inversé) automatiquement d’opportun en inopportun. ℘ = coefficient de courant de commutation = pic de courant de commutation / pic de courant de démarrage En théorie, le coefficient de courant de commutation est de valeur maximale 2. Par ex. relevé d’un Technique de contrôle Sirius couplage opportun : couplage inopportun : page 7/10 ℘ = 0,8 ℘ = 1,37 CD-FE-III-001-V10-FR Commutation des moteurs triphasés du couplage étoile au couplage triangle 3 Configuration et câblage 3.1 Vue du réseau principal Le graphique suivant montre le câblage de courant principal en cas de commutation préférentielle utilisée pour un couplage combiné étoile-triangle avec démarrage à droite et à gauche. L1 L2 L3 Réseau gauche Réseau droite Triangle gauche Marche à gauche L1-V1 / V2-L3 L2-U1 / U2-L1 L3-W1 / W2-L2 W1 W2 V1 V2 M 3~ U1 Triangle droite Y Marche à droite L1-U1 / U2-L3 L2-V1 / V2-L1 L3-W1 / W2-L2 U2 Fig. 6 : Circuit de courant principal – couplage combiné étoile-triangle 1.2 Vue du circuit de commande Vous trouverez ci-dessous une vue du circuit de commande correspondant au circuit de courant principal ci-dessus. L1/L+ Netz links Réseau gauche Y Netz rechts Réseau droite T Triangle Dreieck links gauche Y Triangle Dreieck droiterechts N/L- ZeitRelais relais temporisé SternContacteur schütz étoile Dreieck Triangle links gauche Dreieck Triangle rechts droite Netz Réseau links gauche Netz Réseau rechts droite Fig. 7 : Circuit de courant de commande – couplage combiné étoile-triangle Technique de contrôle Sirius page 8/10 CD-FE-III-001-V10-FR Commutation des moteurs triphasés du couplage étoile au couplage triangle 4 Couplages combinés étoile-triangle à un sens de rotation jusqu’à 75 kW – la solution Siemens Association de contacteurs Moteur triphasé AC-3 / 400 V entièrement câblé et testé pour AC 230 V, 50/60 Hz Taille [kW] [A] n° de référence 5,5 12 S00-S00-S00 3RA14 15-8XB21-1AP0 7,5 17 S00-S00-S00 3RA14 16-8XB21-1AP0 11 25 S0-S0-S0 3RA14 23-8XC21-1AL2 15/18,5 32/40 S0-S0-S0 3RA14 25-8XC21-1AL2 22/30 50/65 S2-S2-S0 3RA14 34-8XC21-1AL2 37 80 S2-S2-S2 3RA14 35-8XC21-1AL2 45 86 S2-S2-S2 3RA14 36-8XC21-1AL2 55 115 S3-S3-S2 3RA14 44-8XC21-1AL2 75 150 S3-S3-S2 3RA14 45-8XC21-1AL2 Pour toute information complémentaire, en particulier concernant d’autres tensions et/ou accessoires, veuillez consulter le catalogue LV 1 (disponible en allemand et en anglais). Technique de contrôle Sirius page 9/10 CD-FE-III-001-V10-FR Commutation des moteurs triphasés du couplage étoile au couplage triangle 5 Votre contact Assistance technique : Technique de contrôle des appareils basse tension Contact personnel du lundi au vendredi de 8.00 à 17.00 (CET) téléphone : +49 (911)-895-5900 courriel : [email protected] Internet : http://www.siemens.de/lowvoltage par fax 24 H / 24 téléfax : +49 (911)-895-5907 6 Garantie, responsabilité et assistance Nous n’assumons aucune responsabilité pour les informations contenues dans le présent document. Notre responsabilité, quel qu’en soit le fondement juridique, pour d’éventuels dommages dus à l’utilisation d’exemples, de remarques, de programmes, de données de conception et de performance, etc. mentionnés dans cet exemple de fonctionnement Sirius, est exclue, à moins qu’elle ne s’applique de manière impérative, selon la loi relative à la responsabilité du fabricant, en cas de volonté délibérée, de négligence grossière, de mise en danger de la vie, de l’intégrité physique ou de la santé des personnes, de prise en charge de la garantie relative à la qualité d’un bien, de la dissimulation insidieuse d’un défaut ou d’une violation d’obligations essentielles du contrat. Les indemnités imputables en cas de violation d’obligations essentielles du contrat sont néanmoins limitées aux dommages prévisibles et caractéristiques du contrat, à condition qu’on ait affaire ni à de la préméditation, ni à une négligence grossière, ni à une responsabilité impérative du fait de la mise en danger de la vie, de l’intégrité physique et de la santé des personnes. Ceci ne va pas de pair avec un renversement de la charge de la preuve à vos dépens. 7 Index [1] Manuel Siemens « Circuits basse tension de commutation, de protection et de distribution » [2] L. Vercelli, Sprecher&Schuh AG, CH-5000 Aarau (Suisse) : "Rechts- und Linkslauf der Motoren bei Y-D-Anlauf" (rotation à droite et à gauche des moteurs avec démarrage Y-D) in ELEKTROTECHNIK (CH) 2/1978, page 53 Copyright© 2006 Siemens A&D. La transmission ou la reproduction de l’intégralité ou d’une partie de ces exemples de fonctionnement des applications de contrôle sur les appareils basse tension est interdite, à moins d’une autorisation expresse de Siemens A&D. Technique de contrôle Sirius page 10/10 CD-FE-III-001-V10-FR
