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Les appareillages lectriques
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Les appareillages lectriques
Sommaire
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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
1 - Introduction
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Les appareillages lectriques
1 - Introduction :
Un dpart moteur comprend cinq fonctions de base :
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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
2 - Le sectionnement
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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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, .
Symbo le lec tr iq ue :
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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
4 - La protection contre les courts-
circuits
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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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.
Symbo le lec tr iq ue :
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Les appareillages lectriques
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.
Symbo le lec tr iq ue :
F
Les fusibles
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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
5 - La protection contre les surcharges
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Les appareillages lectriques
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.
Les appareillages lectriques
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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
10
20
30
t(s)
Ir1,05In 1,2In 1,5In 7,2In
Classe 30
Classe 10
Classe 20
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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
6 - La commutation
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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
7 - Les solutions dparts-moteurs
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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
Symbo le lec tr iq ue :
A1
A2
I>> I>>
I>>
Contacteur-disjoncteur
Intgral
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Les appareillages lectriques
8 - A retenir
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8 - A retenir : Distribution lectrique
Protection
Protection
Moteur lectrique
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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
9 - Les dmarreurs et variateurs de
vitesse
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Les appareillages lectriques
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 appareillages lectriques
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 appareillages lectriques
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 appareillages lectriques
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 :
Les appareillages lectriques
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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
Ces systmes sont dits des rgulateurs ou asservissements sont dits en Boucle
Ferme.
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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
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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Les appareillages lectriques
F
U
2FbFb
100%
Loi U/F
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Les appareillages lectriques
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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