Étude d`une Toupie - Défonceuse

Nom : _________
Date : _________
Étude d’une Toupie - Défonceuse
S3 Installations et équipements électriques
S3-2 Schéma électrique d'un équipement de production.
1ELEEC
Com.Tech
n°2-1
A la fin du cours, vous devrez être capable de :
Décoder les schémas, plans et descriptifs concernant la toupie
Choisir les tensions d'un moteur asynchrone triphasé permettant de réaliser un démarrage
Y/ en fonction de la tension du réseau
Proposer une solution pour limiter l'intensité de démarrage
Choisir les matériels d'une installation simple ou d'un équipement.
1. DESCRIPTION DE LA MACHINE
La machine étudiée est une toupie - défonceuse inversée utilisée dans un atelier de
menuiserie pour la confection de meubles.
Elle est constituée d'une broche motorisée et d'un doigt de guidage fixé au bout d’un col de
cygne ce qui permet de reproduire des pièces à partir d'un gabarit.
Pendant le travail, la pièce à usiner est fixée sur le gabarit, et l'usinage se fait par copiage
en suivant le gabarit. La particularité d'avoir placé l'outil sous la table et le doigt de guidage
au bout du col de cygne offre à l’opérateur une meilleure visibilité, un confort de travail et
une sécurité qu'il ne retrouve pas sur les machines traditionnelles.
Caractéristiques :
Moteur d'entraînement de l'outil : 10 CV 400/690V – fréquence de rotation de l'outil :
8000 min-1 – transmission par courroie - col de cygne 915 mm – Châssis fonte - Alimentation
triphasée 400 V – montée / descente pneumatique du doigt commandées par pédale au pied –
Aspiration des copeaux - commutateur de démarrage Y/ .
BAC PRO électrotechnique, énergie, équipements communicants
P. L
L.P. "Les Canuts", Vaulx-En-Velin
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n°2-2
S3 Installations et équipements électriques
S3-2 Schéma électrique d'un équipement de production.
Boîtier de commande :
Y
S1 0
QS
S1 est un commutateur à came à 3 positions pour la commande du moteur d'entraînement de
l'outil :
 0 : Arrêt
 Y : couplage en étoile du moteur

: couplage en triangle du moteur
QS est un disjoncteur moteur pour la protection générale de la machine
Schéma du moteur d'entraînement de l'outil :
1 2 3
L1
1
L2
3
L3
5
QS1
I> I> I>
2
0-Y-
2
11
4
13
6
15
S1
12
M
14
~
W1
M1
3
12
13
14
15
16
21
22
23
24
25
26
31
32
33
34
35
36
16
V1
U1
11
21
23
25
31
33
35
22
24
26
32
34
36
3
400/690V
W2
U2
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V2
P. L
L.P. "Les Canuts", Vaulx-En-Velin
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n°2-3
2. ANALYSE DU FONCTIONNEMENT :
Pour limiter l'intensité au démarrage, la mise en service du moteur est réalisée en deux temps
à l'aide d'un commutateur manœuvré par l'opérateur.
Pour démarrer la machine, il est nécessaire de la mettre en énergie en
fermant QS. Puis l'opérateur bascule le commutateur sur Y ce qui a
pour effet de coupler le moteur en étoile et de l'alimenter. Compte
tenu de ses caractéristiques 400 V / 690 V, celui-ci reçoit la tension
du réseau 400 V alors qu'on devrait lui appliquer 690 V pour qu'il soit
correctement alimenté lorsqu'il est en étoile. Il se trouve donc, dans ce
cas, volontairement sous-alimenté. Ceci permet de réduire dans un
rapport de 3 la pointe d'intensité au démarrage. En revanche, le couple
est lui aussi réduit dans un rapport de 3 ce qui explique que la machine
ne peut travailler normalement dans cette position.
Au bout de quelques secondes, lorsque le moteur tourne à une
fréquence proche de sa fréquence nominale, l'opérateur peut
manœuvrer le commutateur pour obtenir un couplage en triangle et
alimenter correctement les enroulements du moteur.
Intensité
absorbée par
le moteur en
étoile
Intensité
absorbée par
le moteur en
triangle
Couple
fourni par
le moteur
en triangle
Couple
fourni par le
moteur en
étoile
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3. SYNTHÈSE :
 Le démarrage Y- permet de réduire l'intensité absorbée au
démarrage par trois.
 En revanche, ce type de procédé n'autorise pas un démarrage en
charge car le couple est également divisé par trois.
 Dans ce fonctionnement, le moteur doit être choisi pour être
alimenté correctement en triangle.
4. AMÉLIORATION DE LA COMMANDE
D'ENTRAÎNEMENT DE LA TOUPIE.
DU
MOTEUR
On souhaite transformer le câblage précédent pour que le démarrage se fasse
automatiquement après l'ordre de marche par un B.P. S2. Le couplage en triangle est réalisé
3 s après le démarrage en étoile. L'arrêt s'effectue par un B.P. S1. Un voyant de signalisation
indiquera la fin du démarrage du moteur.
Travail demandé :
 D'après le tableau général du courant absorbé par les moteurs asynchrones triphasés,
déterminer l'intensité absorbée par le moteur de la toupie.
 En déduire l'intensité absorbée par le moteur à l'arrêt dès sa mise sous tension dans le cas
le plus défavorable. Que peut-on dire de cette valeur ?
 Quel est le rôle du disjoncteur moteur ? Rechercher la référence qui convient pour cette
application (commande manuelle par boutons) et préciser la valeur à régler.
 Modifier le schéma de puissance de l'installation pour prendre en compte les données
précédentes.
 Dessiner le schéma de commande correspondant.
Réponses :
Dans le tableau des intensités absorbées par les moteurs asynchrones triphasés
on trouve, pour une puissance de 10 CV sous 400 V, une intensité nominale de
14,8 A.
La pointe d'intensité au démarrage dans le cas le plus défavorable est donc :
ID = 10 x IN = 10 x 14,8 A soit 148 A.
Cette surintensité est très importante et peut engendrer des échauffements
anormaux et de fortes chutes de tension risquant de perturber les installations
environnantes. Il est donc nécessaire de limiter cette pointe d'intensité par un
démarrage Y- par exemple…
La pointe d'intensité serait dans ce cas de I'D = I D / 3 soit I'D = 148 / 3 = 49,3 A
Le disjoncteur moteur remplace les fusibles et le relais thermique, il assure donc
la protection contre les courts-circuits (protection magnétique) et contre les
surcharges (protection thermique). La référence qui correspond à une puissance
de 10 CV ou 7,5 kW sous 400 V est GV2-ME20. Réglage à 14,8 A.
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DOCUMENT RESSOURCE
Courant à charge nominale des moteurs
asynchrones triphasés à cage
Ces valeurs sont indicatives, elles varient suivant le type de moteur, sa polarité et le constructeur.
puissance
200/
433/
500/
208 V 220 V 230 V 380 V 400 V 415 V 440 V 460 V 525 V 575 V 660 V 690 V 750 V 1000 V
kW
0,37
0,55
0,75
1,1
1,5
2,2
3
A
2
3
3,8
5
6,8
9,6
12,6
(1)
HP
0,5
0,75
1
1,5
2
3
A
1,8
2,75
3,5
4,4
6,1
8,7
11,5
7,5
10
15
20
25
30
40
50
60
75
100
125
150
200
160
16,2
22
28,8
36
42
57
70
84
114
138
162
200
270
330
400
480
520
560
14,5
20
27
32
39
52
64
75
103
126
150
182
240
295
356
425
472
520
300
350
680
770
850
626
700
800
1070
990
22
28
42
54
68
80
104
130
154
192
248
312
360
480
720
840
1150
8,5
11,5
15,5
18,5
22
30
37
44
60
72
85
105
138
170
205
245
273
300
8,1
11
14,8
18,1
21
28,5
35
42
57
69
81
100
131
162
195
233
260
285
8,4
11
14
17
21
28
35
40
55
66
80
100
135
165
200
240
260
280
7,9
10,4
13,7
16,9
20,1
26,5
32,8
39
51,5
64
76
90
125
146
178
215
236
256
A
1
1,21
1,5
2
2,6
3,8
5
11
14
21
27
34
40
52
65
77
96
124
156
180
240
370
408
460
528
584
352
388
437
340
385
425
321
353
401
555
535
505
360
420
6,5
9
12
13,9
18,4
23
28,5
33
45
55
65
80
105
129
156
187
207
220
580
281
310
360
675
650
549
192
288
336
A
0,6
0,9
1,1
1,5
2
2,8
3,8
A
A
3,5
4,9
6,6
6,9
10,6
14
17,3
21,9
25,4
34,6
42
49
61
82
98
118
140
152
170
200
215
235
274
4,9
6,7
9
10,5
12,1
16,5
20,2
24,2
33
40
46,8
58
75,7
94
113
135
165
11
15
18,5
22
30
36
42
52
69
85
103
123
136
150
203
224
253
185
204
230
337
321
292
370
350
318
410
390
356
515
575
645
725
830
925
494
549
605
694
790
880
450
500
550
630
432
500
611
480
540
720
900 855
820
780
1000 950
920
870
1100 1045 1020 965
1260 1200 1140 1075
1450
1320 1250
1610
1470 1390
17
22
27
32
41
52
62
77
99
125
144
445
600
710
9
11
240
540
605
A
0,8
1,1
1,4
2,1
2,7
3,9
6,1
300
1440
1570
1760
1980
(1)
A
1
1,4
1,8
2,6
3,4
4,8
7,6
635
1250
600
1090
1220
2
2,5
3,5
5
6,5
A
0,99
1,36
1,68
2,37
3,06
4,42
5,77
1200
500
400
450
500
560
630
710
800
900
A
1080
450
355
A
0,98
1,5
1,9
2,5
3,4
4,8
6,3
600
250
200
220
250
280
315
(1)
A
1,03
1,6
2
2,6
3,5
5
6,6
15,2
5
4
5,5
7,5
9
11
15
18,5
22
30
37
45
55
75
90
110
132
A
2
2,8
3,6
5,2
6,8
9,6
576
680
760
850
960
1100
1220
A
0,4
0,6
0,75
1
1,3
1,9
2,5
3
3,3
4,5
6
7
9
12
14,5
17
23
28
33
40
53
65
78
90
100
115
138
150
160
200
220
239
250
262
273
288
320
350
380
425
480
550
610
(1) Valeurs conformes au NEC (National Electrical Code).
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n°2-6
Disjoncteurs – Moteurs magnétothermiques modèles GV2, GV3 et GV7
Présentation
Les disjoncteurs - moteurs GV2 ME, GV2 P, GV3 ME et GV7 R sont des disjoncteurs
magnétothermiques tripolaires adaptés à la commande et à la protection des moteurs,
conformément aux normes IEC 947-2 et IEC 947-4-1.
Raccordement
Ces disjoncteurs sont prévus pour un raccordement par vis - étriers. Le disjoncteur GV2 ME peut
être fourni avec bornes à ressort. Cette technique permet de garantir un serrage sûr et constant
dans le temps, résistant aux environnements sévères, vibrations et chocs, d'autant plus efficace
avec des conducteurs sans embouts. Chaque raccordement peut accueillir deux conducteurs
indépendants.
Fonctionnement
La commande est manuelle et locale lorsque le disjoncteur - moteur est employé seul.
Elle est automatique et à distance quand il est associé à un contacteur.
Protection des moteurs et des personnes
La protection des moteurs est assurée par les dispositifs de protection magnétothermiques
incorporés aux disjoncteurs - moteurs. Les éléments magnétiques (protection contre les courtscircuits) ont un seuil de déclenchement non réglable. Il est égal à environ 13 fois l'intensité de
réglage maximale des déclencheurs thermiques. Les éléments thermiques (protection contre les
surcharges) sont compensés contre les variations de la température ambiante. L'intensité nominale
du moteur est affichée à l'aide d'un bouton gradué 4. La protection des personnes est également
assurée. Toutes les pièces sous tension sont inaccessibles au toucher. L'adjonction d'un
déclencheur à minimum de tension permet le déclenchement du disjoncteur - moteur en cas de
manque de tension. L'utilisateur est ainsi protégé contre un redémarrage intempestif de la machine
lors du retour de la tension, une action sur le bouton-poussoir "I" étant indispensable pour remettre le
moteur en marche. L'adjonction d'un déclencheur à émission de tension permet de commander le
déclenchement de l'appareil à distance. La commande du disjoncteur - moteur nu ou en coffret peut
être verrouillée en position "O" par 3 cadenas.
Par leur aptitude au sectionnement, ces disjoncteurs assurent, en position d'ouverture, une distance
d'isolement suffisante et indiquent, de par la position des boutons de commande, l'état réel des
contacts mobiles.
Particularités
Les disjoncteurs - moteurs s'insèrent aisément dans toute configuration grâce à leur fixation par vissage ou par encliquetage sur
profilés symétriques, asymétriques ou combinés.
GV2 ME GV3 ME GV2 P GV7 R GV2 ME et GV3 ME : commande par boutons-poussoirs. L'enclenchement est manuel par
action sur le bouton "I" 1. Le déclenchement est manuel par action sur le bouton "O" 2 ou automatique quand il est commandé
par les dispositifs de protection magnétothermiques ou par un additif déclencheur de tension. GV2 P : commande par bouton
rotatif.
GV7 R : commande par levier basculant. L'enclenchement est manuel par action du bouton ou du levier en position "I" 1. Le
déclenchement est manuel par action du bouton ou du levier en position "O” 2. Le déclenchement sur défaut met
automatiquement le bouton rotatif ou le levier sur la position "Trip" 3. Le réenclenchement n'est possible qu'après avoir ramené
le bouton ou le levier en position "O".
Symbole :
1
3
5
QS1
I> I> I>
2
4
6
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Disjoncteurs moteurs
démarreurs directs
magnétothermiques
et
Com.Tech
n°2-7
contacteurs
disjoncteur
Puissances normalisées des moteurs triphasés
50/60 Hz en catégorie AC-3
400/415 V
440V
500V
1ELEEC
pour
contacteur
P
kW
Ie
A
Iq(1) P
kA kW
Ie
A
Iq(1) P
kA kW
0,06
0,22
0,36
0,19
0,28
0,37
130
130
130
GV2 P02 ou GV2 ME02 (3)
0,09
GV2 P03 ou GV2 ME03
0,25…0,4
LC1 D09
0,12
0,18
0,25
0,37
0,42
0,6
0,88
0,98
130 0,06
0,09
130
0,12
130
0,18
130
130 0,25
130 0,37
domaine de
réglage des
déclencheurs
thermiques
A
0,16…0,25
0,55
130
GV2 P04 ou GV2 ME04
0,4…0,63
LC1 D09
0,76
0,99
130
130
GV2 P05 ou GV2 ME05
0,63…1
LC1 D09
0,55
1,5
130 0,55
1,36
0,75
2
130
0,75
1,1
1,68
2,37
1,1
1,5
2,2
2,5
3,5
5
130
1,5
130
130
2,2
3
2,2
3
130
130
3
4
6,5
8,4
5,5
11
130
7,5
9
11
14,8
18,1
21
50
50
50
15
15
18,5
28,5
28,5
35
35
70
70
22
42
70
30
37
57
69
70
70
45
55
75
90
110
81
100
135
165
200
70
70
70
70
70
3,06
4,42
5,77
4,42
5,77
0,37
130 0,55
0,75
130
1,1
130
1,5
130
2,2
50
3
50
130
3
130
1
1,21
1,5
130
130
130
GV2 P06 ou GV2 ME06
1…1,6
LC1 D09
2
130
GV2 P07 ou GV2 ME07
1,6…2,5
LC1 D09
2,6
3,8
130
130
GV2 P08 ou GV2 ME08
2,5…4
LC1 D09
GV2 P010 ou GV2 ME010
4…6,3
LC1 D09
LC1 D09
5
130
GV2 P010
4…6,3
LC1 D09
GV2 P014 ou GV2 ME014
6…10
LC1 D09
6,5
9
6,5
9
12
13,9
10
10
50
50
42
42
GV2 P014 ou GV2 ME016
6…10
LC1 D09
GV2 P014 ou GV2 ME014
6…10
LC1 D12
GV2 P016 ou GV2 ME16
9…14
18,4
10
15
18,5
18,5
22
23
28,5
28,5
33
10
10
50
50
GV2 P020 ou GV2 ME20
GV2 P021 ou GV2 ME21
GV2 P022 ou GV2 ME22
GV2 P022 ou GV2 ME22
GV2 P032 ou GV2 ME32
13…18
17…23
20…25
20…25
25…40
LC1 D12
LC1 D25
LC1 D25
LC1 D25
LC1 D25
LC1 D32
LC1 D32
GV7 RS40
25…40
30
37
45
55
50
50
45
55
65
80
50
50
GV7 RS50
GV7 RS80
GV7 RS80
GV7 RS80
GV7 RS80
GV7 RS80
GV7 RS80
GV7 RS100
30…50
48…80
48…80
48…80
48…80
48…80
48…80
60…100
LC1 D80
LC1 D80
LC1 D80
LC1 D80
LC1 D80
LC1 D80
LC1 D115
LC1 D115
LC1 D115
90
129
50
GV7 RS150
90…150
LC1 D150
110
156
50
GV7 RS220
GV7 RS220
132…220
132…220
LC1 F185
LC1 F225
132
160
187
220
50
50
GV7 RS220
132…220
LC1 F265
7,9
5,5
7,5
9
11
10,4
13,7
16,9
20,1
15
15
18,5
22
26,5
26,5
32,8
39
25
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
LC1 D09
4…6,3
4
90
125
146
178
215
référence
(2)
GV2 ME010
7,9
55
75
90
110
132
référence
50
4
51,5
64
76
Iq (1)
kA
5
4
15
5,5
4
130
5,5
130 7,5
130 9
50
50
11
30
37
45
Ie
A
LC1 D40
(1) La performance de coupure des disjoncteurs GV2 P peut être augmentée par un additif limiteur GV1 L3,
(2) Pour 2 sens de marche, remplacer LC1 par LC2.
(3) GV2 ME ii coordination type 2 pour 400/415 V et 440 V.
BAC PRO électrotechnique, énergie, équipements communicants
P. L
L.P. "Les Canuts", Vaulx-En-Velin
Étude d’une Toupie - Défonceuse
Nom : _________
1ELEEC
Com.Tech
n°2-8
S3 Installations et équipements électriques
Date : _________
S3-2 Schéma électrique d'un équipement de production.
Schéma de puissance :
L1
1
L2
3
Schéma fonctionnel :
L3
5
QS1
2
I> I> I>
2
1
X1-1
6
4
3
Vers circuit de
commande
5
X1-2
KM2
4
2
6
M
V1
U1
W1
1
M1
3
5
1
3
KM1
KM3
3
400/690V
W 2 U2
~
3
5
2
4
6
2
4
6
V2
Schéma de commande :
Ph
13
QS1
F2
14
1
S1
2
3
23
23
KM2
S2
4
KM3
24
23
24
KM1
24
55
67
KM2
56
11
N
VV
F2
68
11
KM3
KM1
12
A1
12
A1
A1
KM1
KM3
KM2
A2
A2
A2
BAC PRO électrotechnique, énergie, équipements communicants
P. L
X1
H1
Fin de
démarrage
X2
L.P. "Les Canuts", Vaulx-En-Velin