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8/12/2019 C635Appareillages lectriques 2

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Les appareillages lectriques


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Sommaire


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1 - Introduction

2 - Le sectionnement

3 - L interruption

4 - La protection contre les courts-circuits5 - La protection contre les surcharges

6 - La commutation

7 - Les solutions dparts-moteurs

8 - A retenir

9 - Les dmarreurs et variateurs de vitesse


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1 - Introduction


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1 - Introduction :

Un dpart moteur comprend cinq fonctions de base :


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1 - Introduction :

Un dpart moteur comprend cinq fonctions de base :

- Le sectionnement,

- Linterruption,

- La protection contre les courts-circuits,

- La protection contre les surcharges,

- La commutation.


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2 - Le sectionnement


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2 - Le sectionnement :

Il est parfois ncessaire d isoler, en tout ou partie, les circuits de leur source

d nergie (rseau dalimentation de la partie puissance) afin de pouvoir

intervenir sur les installations tout en garantissant la scurit des intervenants.

Cette fonction dite de sectionnement est assure par un. Elle peut galement tre intgre dans des

appareillages multifonctions tels les ,

.

Symbo le lec tr iq ue :


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2 - Le sectionnement :

Il est parfois ncessaire d isoler, en tout ou partie, les circuits de leur source

d nergie (rseau dalimentation de la partie puissance) afin de pouvoir

intervenir sur les installations tout en garantissant la scurit des intervenants.

Cette fonction dite de sectionnement est assure par un sect ionneur. Elle

peut galement tre intgre dans des appareillages multifonctions tels lesinterrupteurs-sectionneurs, les disjoncteurs.

Symbo le lectr ique du sec tio nn eur :

Q

Le sectionneur


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3 - L interruption


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3 - L interruption :

Alors qu une installation est en service, il est parfois ncessaire dinterrompre

son alimentation lectrique en pleine charge, ceci pouvant faire office d arrt

d urgence. La fonction dite interruption est assure par des

Elle est galement intgre dans des appareillages multifonctions, tels les, .



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3 - L interruption :Alors qu une installation est en service, il est parfois ncessaire dinterrompre

son alimentation lectrique en pleine charge, ceci pouvant faire office d arrt

d urgence. La fonction dite interruption est assure par des interrupteurs.

Elle est galement intgre dans des appareillages multifonctions, tels lesinterrupteurs-sectionneurs, les disjoncteurs.

Symbo le lectr iq ue :

L interrupteur

I

L interrupteur-

sectionneur

Q


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4 - La protection contre les courts-

circuits


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4 - La protection contre les courts-circuits :

Les installations et les moteurs peuvent tre le sige d incidents lectriques ou

mcaniques se traduisant par une lvation trs rapide et importante du courant

absorb. Alors qu au dmarrage un moteur standard absorbe une intensit de 6 8

fois son courant nominal, un courant suprieur de 10 13 fois le courant nominalest un courant de dfaut. Il est assimil un courant de court-circuit.

Afin d viter la dtrioration des installations et des appareillages, les perturbations

sur le rseau d alimentation et les risques daccidents humain, il est indispensable

de dtecter les courts-circuits et d interrompre rapidement le circuit concern. La

fonction de protection contre les courts-circuits est assure par des

ou des .


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4 - La protection contre les courts-circuits :

Les installations et les moteurs peuvent tre le sige d incidents lectriques ou

mcaniques se traduisant par une lvation trs rapide et importante du courant

absorb. Alors qu au dmarrage un moteur standard absorbe une intensit de 6 8

fois son courant nominal, un courant suprieur de 10 13 fois le courant nominalest un courant de dfaut. Il est assimil un courant de court-circuit.

Afin d viter la dtrioration des installations et des appareillages, les perturbations

sur le rseau d alimentation et les risques daccidents humain, il est indispensable

de dtecter les courts-circuits et d interrompre rapidement le circuit concern. La

fonction de protection contre les courts-circuits est assure par des fus iblesou des

dis joncteurs.


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Note: Les dparts-moteurs font partie des circuits terminaux d une installationlectrique. Un dfaut dans un circuit terminal ne doit pas perturber les autres circuits

de l installation. Il est donc ncessaire de protger linstallation contre les

consquences des courts-circuits dans les circuits terminaux en assurant la

slectivit de l installation.



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Note: Les dparts-moteurs font partie des circuits terminaux d une installationlectrique. Un dfaut dans un circuit terminal ne doit pas perturber les autres circuits

de l installation. Il est donc ncessaire de protger linstallation contre les

consquences des courts-circuits dans les circuits terminaux en assurant la

slectivit de l installation.


F

Les fusibles


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Principalement, il existe les fusibles protgeant les dparts-moteurs contre les

courts-circuits. Ce sont les fus ib les aM(accompagnement moteur, ils supportent

le courant au dmarrage du moteur). Ils ont comme particularit d tre de couleur

verte. On trouve les cartouches fusibles cylindriques ou couteaux.

Cartouche cylindrique Cartouche couteaux

Les fusibles aM sont galement utiliss pour protger le circuit primaire des

transformateurs monophass.


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L autre familles de cartouches fusibles est la famille des fus ib les de typeGg.

Ceux ci sont employs dans la protection contre les courts-circuits des circuits

rsistifs (circuits de commande des dparts-moteurs, circuits domestiques). On les

distingue des fusibles de type aM par leur couleur. Les fusibles de type gG sont de

couleur noire. On trouve galement des cartouches fusibles gG cylindriques ou

bien couteaux.

Il existe bien d autres types de cartouches fusibles :

- Les fusib les actio n r apid e(cylindriques). Ce sont des fusibles

trs haut pouvoir de coupure. Ils sont gnralement destins la

protection des semiconducteurs, des appareils de mesure et de

contrle.

- Les fusib les ultra rapides(fusibles miniatures)

- Les fu sib les temporiss(employs pour protger les circuits

lectroniques)

- etc ...


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5 - La protection contre les surcharges


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5 - La protection contre les surcharges :

Les surcharges mcaniques et les dfauts des rseaux d alimentation sont les

causes les plus frquentes de la surcharge supporte par les moteurs.

Les surcharges provoquent une augmentation importante du courant absorb par

le moteur, qui conduit un chauffement excessif du moteur, rduisant fortementsa dure de vie, et pouvant aller jusqu sa destruction.

Il est donc ncessaire de dtecter la surcharge du moteur. La fonction de

protection contre les surcharges est assure par des

, des relais lectroniques multifonctions,

spcifiques dits

. Elle est intgre dans les dmarreurs-ralentisseurs et les

variateurs de vitesse lectroniques.


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5 - La protection contre les surcharges :

Les surcharges mcaniques et les dfauts des rseaux d alimentation sont les

causes les plus frquentes de la surcharge supporte par les moteurs.

Les surcharges provoquent une augmentation importante du courant absorb par

le moteur, qui conduit un chauffement excessif du moteur, rduisant fortementsa dure de vie, et pouvant aller jusqu sa destruction.

Il est donc ncessaire de dtecter la surcharge du moteur. La fonction de

protection contre les surcharges est assure par des relais de protect ion

thermique, des relais lectroniques multifonctions, ou des dis joncteurs

magnto th erm iquesspcifiques dits

dis joncteurs moteurs. Elle est intgre

dans les dmarreurs-ralentisseurs et les variateurs de vitesse lectroniques.



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Une protection complmentaire peut tre ralise par des relais de protection

sondes associs des thermistances.

Choisir un relais thermique, c est dfinir :

- Son calibre en fonction du courant nominal du moteur,

- Sa classe de dclenchement en fonction du temps de

dmarrage.

Le principe de fonctionnement du relais thermique est bas sur la dformation de

bilames sous l effet du courant absorb par le moteur. Les inerties thermiques du

relais et du moteur tant diffrentes, il peut arriver dans certains cas que le

redmarrage du moteur soit autoris aprs un dclenchement alors que la

temprature est encore trop leve.


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10

20

30

t(s)

Ir1,05In 1,2In 1,5In 7,2In

Classe 30

Classe 10

Classe 20


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Symbo le lectr ique du therm ique :


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Symbo le lectr ique du therm ique :

F

Le thermique


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6 - La commutation


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6 - La commutation :

Son rle est d tablir et de couper le circuit dalimentation du moteur. La

fonction dite de commutation est assure par des

.

En cas de commutation manuelle, elle peut tre assure par des disjoncteurs-

moteurs ou des interrupteurs, imprativement associs des dispositifs dedclenchement sur manque d alimentation, et sous certaines conditions par

des dmarreurs ou des variateurs de vitesse lectronique.

Note : Selon la nature des charges commutes (moteurs, rsistances,

transformateurs, etc ), la cadence et le mode dutilisation, les ples du

contacteur sont diversement sollicits, l tablissement comme la coupuredes circuits.


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6 - La commutation :

Son rle est d tablir et de couper le circuit dalimentation du moteur. La

fonction dite de commutation est assure par des contacteurs

lec tromagntiques.

En cas de commutation manuelle, elle peut tre assure par des disjoncteurs-

moteurs ou des interrupteurs, imprativement associs des dispositifs dedclenchement sur manque d alimentation, et sous certaines conditions par

des dmarreurs ou des variateurs de vitesse lectronique.

Note : Selon la nature des charges commutes (moteurs, rsistances,

transformateurs, etc ), la cadence et le mode dutilisation, les ples du

contacteur sont diversement sollicits, l tablissement comme la coupuredes circuits.


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Le choix du calibre d un contacteur est adapt son utilisation en fonction des

catgories d emploi.

Emplo i en courant alternat i f :

Catgorie AC-1 :

Elle s applique tous les appareils dutilisation courant alternatif dont le

facteur de puissance (cos)est au moins gal 0,95. Exemples : Rsistances,Chauffage, distribution,

Catgorie AC-2 :

Cette catgorie s applique aux moteurs alternatifs rotor bagues (rotor

bobin).

Catgorie AC-3 :

Elle concerne tous les moteurs alternatifs cage dont la coupure d alimentation

s effectue moteur lanc. Exemples : Les pompes, les ascenseurs, les escaliers

roulants, les compresseurs,


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Emploi en courant cont inu :

Catgorie DC-1 :

Elle s applique tous les appareils dutilisation courant continu dont la constante

de temps L/R est infrieure 1ms. Exemples : Rsistances, chauffage,

Catgorie DC-3 :

Cette catgorie est utilis dans le fonctionnement des moteurs shunt ou moteurs

drivation.

Catgorie DC-5 :

Cette catgorie concerne le dmarrage, la marche par coups des moteurssrie.


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Pouvo ir ass ignde coupu re :

Il correspond la valeur du courant que le contacteur peut couper dans les

conditions de coupure spcifies par la norme IEC.

Symbo le lectr ique du co ntacteu r :


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Pouvo ir ass ignde coupu re :

Il correspond la valeur du courant que le contacteur peut couper dans les

conditions de coupure spcifies par la norme IEC.

Symbo le lectr ique du co ntacteu r :

KM

Le contacteur


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7 - Les solutions dparts-moteurs


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7 - Les solutions dparts-moteurs :

La solut ion 3 produi ts :

Elle repose sur l association de trois appareillages distincts :

- Un disjoncteur magntique ou un interrupteur-sectionneur fusibles intgrant les

fonctions de sectionnement, interruption et protection contre les courts-circuits,

- Un relais de protection thermique intgrant la protection contre les surcharges,

-Un contacteur intgrant la fonction de commutation.

Elle permet la ralisation de dparts-moteurs sur toute plage de puissance bassetension, quelles que soit leur complexit ou leur spcificit. La sparation des

fonctions est une rponse certaines contraintes de mise en uvre et

d exploitation. Elle assure une maintenance assez aise.


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La solut ion 2 produi ts :

Elle porte sur l association de deux appareillages distincts :

- Un disjoncteur -moteur intgrant les fonctions sectionnement, interruption et

protection contre les courts-circuits et les surcharges,

- Un contacteur ddi la fonction de commutation

La solut ion 1 produi t :

Cette solution est ralise :

- Soit par un appareillage de type combin associant dans un mme ensemble

un disjoncteur-moteur et un contacteur. Il permet alors la ralisation des dparts-

moteurs directs de petite puissance dans un encombrement rduit.

- Soit par un appareillage de type intgral regroupant dans un seul ensemble

toutes les fonctions de base du dpart-moteur.

Il permet la ralisation de dparts-moteurs directs de petite et moyenne puissance

dans un encombrement rduit.


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A1

A2

I>> I>>

I>>

Contacteur-disjoncteur

Intgral


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8 - A retenir


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8 - A retenir : Distribution lectrique

Protection

Protection

Moteur lectrique


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8 - A retenir : Distribution lectrique

Sectionnement / Interruption /

Consignation

Protection contre les courts-circuits

Protection contre les surcharges

Commutation

Variation de

vitesse

Dmarreur

progressif

Moteur lectrique


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9 - Les dmarreurs et variateurs de

vitesse


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9 - Les dmarreurs et variateurs de vitesse :

Les dmarreurs progressifs :

Prsen tat ion :

Le dmarreur progressif est utilis pour les moteurs monophass et triphass

chaque fois que les -coups dus aux dmarrages doivent tre supprims. Il y a

des dmarreurs progressifs qui permettent le contrle du couple de dmarrage,

une rduction importante du courant de dmarrage et le ralentissement en

douceur.

Principe et ut i l isat ion :

Les dmarreurs lectroniques permettent :

- Un ajustement du couple de dmarrage,

- La suppression des chocs mcaniques.


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Les dmarreurs progressifs selon leur type sont parfaitement adapts pour les

convoyeurs, les tapis transporteurs, les petits portiques, les ventilateurs, les

pompes, les compresseurs,

Fonct ionnement :

Le dmarreur progressif dlivre au dmarrage une tension rduite et la monte decelle-ci se fait jusqu sa valeur nominale. Ceci a pour consquence de rduire les

-coups de couple prjudiciable aux moteurs ainsi qu la mcanique entrane.

Quand le dmarrage est termin, un relais ou un contacteur interne vient shunter

l lectronique limitant ainsi les perturbations lectromagntiques.


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Schma lectr ique :

I>> I>> I>>

Dmarreur

progressif

M3


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Les variateurs de vitesse :

App l icat ions :

Convertisseur de frquence pour moteurs asynchrones triphass et monophass

cage, les variateurs d aujourdhui intgrent les derniers progrs technologiques etcomportent les fonctions rpondant aux applications les plus courantes :

- Manutention (ponts roulants),

- Emballage,

- Pompes et ventilateurs.


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Les fonct ions :

Les principales fonctions sont :

- Dmarrage et rgulation de vitesse,

- Consigne de vitesse par entre analogique,

- 4 vitesses prslectionnes,

- Inversion du sens de marche,

- Freinage par injection de courant continu,

- Protections du moteur et du variateur.


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Q

Variateur de

vitesse

M3

Schma lectr ique :



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Pr inc ipe de fonct ionn ement d une variation :Pour faire varier une grandeur :

- On demande une consigne,

- Le systme lectronique suit la consigne,

- Il n y a aucun contrle de la sortie.

Rglage du temps

de rponse

Consigne de la

grandeur faire varier

Commande de la

puissance

Ces systmes sont des variateurs ou des asservissements en Boucle ouverte.


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Pr inc ipe de fonct ionn ement d une rgulation :

Pour rguler une grandeur :

- On demande une consigne,

- Le systme lectronique suit la consigne,

- Il permet de rgler un temps de rponse et une stabilit,

- Il contrle si la sortie correspond la consigne qui est demande,

- Si il y a cart, il corrige la sortie

Rglage- du temps de rponse

- de la stabilit

Commande de lapuissance

Erreur

Consigne de la

grandeur rguler

Mesure de la grandeur

rgule

+

-


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Ces systmes sont dits des rgulateurs ou asservissements sont dits en Boucle

Ferme.


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Const i tut ion dun variateur pour moteur asynchrone :

Contrle

Bornier

Moteur asynchrone

triphas

Rseau

triphasBus continu

Redresseur OnduleurRsistance de

freinage


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Le pont redresseur :

Il est constitu de diodes (6 diodes) dans la cas du rseau triphas.

Le bus continu :

Il est constitu de condensateurs lectrochimiques, d une self et dun transistor

de freinage associ une rsistance.

+

-


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Le pont onduleur :

Il est gnralement constitu par des transistors IGBT (6 pour un moteur triphas),

il fournit un signal carr dcoup (variable en frquence et en tension moyenne, il

s agit de MLI) au moteur.

Le contrle :

Il est constitu de deux parties principales :

- Une partie constitue d un microprocesseur + EEPROM

- Une partie transformant les signaux numriques issus du microprocesseur en

signaux analogiques pour piloter les transistors du pont onduleur.


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Contrle

microprocesseur

Convertion des signaux numriques en

signaux analogiquesMesures

internes auvariateur

Principe de fonc t ionn ement en loi U/F :

Le variateur de frquence fournit une tension proportionnelle la frquence jusqu

la frquence de base (Frquence nominale du moteur). Au dessus de cettefrquence, la tension reste la valeur nominale du moteur, la puissance devient

constante et le couple diminue.

Vers le pont

onduleur


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F

U

2FbFb

100%

Loi U/F


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Rfrence

vitesse

Boucle

vitesse

+

Calcul des

courants

moteurs

partir de la :

- modlisationmoteur

- position

rotor

Boucle

courant

Boucle

courant

Boucle

courant

Pont

onduleur

+

-+

+

--

-

-

Rfrence

couple

Rfrence

flux

d/dt

Capteur

de

Angle du

rotor (vitesse

x le temps)

Vitesse

relle Du moteur

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