Sciences de

l’ingénieur

CHAINE D’ENERGIE Lycée Technique

Qualifiant I.S.R.

TIZNIT

2 BAC SMB – Doc éleve

DISTRIBUER DE L’ ENERGIE

ELECTRIQUE / HYDRAULIQUE / PNEUMATIQUE

« partie 2 »

Date : 28/03/2020

Prof : A.ASMLAL

Réponse :

a- le nom des différents appareils constituant la commande de la presse pneumatique :

A : source d’alimentation. B : régulateur de pression. C : manomètre. D : distributeur 3/2 monostable à commande manuel par pédale et rappel par ressort.

E : distributeur 5/2 monostable à commande pneumatique et rappel par ressort.

F : vérin double effet.

G : tiroir. H : ressort de rappel. b- c- d- Voir figure ci-dessous : e- Non ; la vitesse la plus rapide (poussé du piston)

f-

g- Schéma de la commande de l'installation h- Schéma de la commande de l'installation Presse à l'état 1. (Fig.a). Presse à l'état 2. (Fig.b).

( fig a)

( fig b )

i- La fonction du lubrificateur L : assure la lubrification des pièces en mouvement d’un distributeur par l’huile pulvérisée dans l'air comprimé. j- La fonction des filtres aux échappements assure la filtration de l’huile pulvérisée dans l’air qui libère

l’air l'atmosphère.

4.7- Préactionneurs électriques : (Les relais et contacteurs) :

Les préactionneurs sont des constituants qui, sur ordre de la partie de commande, assurent la

distribution de l’énergie de puissance aux actionneurs. Dans les circuits électriques, les préactionneurs

sont généralement soit un relais, soit un contacteur. Le contacteur assure en plus l’extinction de l’arc

électrique qui accompagne souvent la commutation de l’énergie de forte puissance. En effet, quand on

ouvre un circuit en cours de fonctionnement, le contact en cause provoque un arc électrique qui peut

être dangereux pour les biens et les personnes. La chaîne d’action électrique est constituée d’un :

❑ Relais qui est un composant électrique réalisant la fonction d’interfaçage entre un circuit de

commande, généralement bas niveau, et un circuit de puissance alternatif ou continu (isolation). On

distingue deux types de relais : le relais électromagnétique et le relais thermique.

❑ Contacteur qui est un relais électromagnétique particulier, pouvant commuter de fortes puissances

grâce à un dispositif de coupure d’arc électrique. Sa commande peut être continue ou alternative.

❑ Moteur électrique (à courant continu, à courant alternatif ou pas à pas).

a- Relais électromagnétique :

Le relais électromagnétique est un constituant de la famille des préactionneurs équipé de

plusieurs séries de contacts à établissement et à coupure de circuit. Il permet d’établir la

commutation d’un circuit en fonction d’un signal extérieur. Le circuit commuté peut être un

circuit de commande ou un circuit de puissance alimentant un actionneur électrique, c'est-à-dire,

lorsque le circuit de commande est fermé pour alimenter la bobine, tous les contacts mobiles

changent d’état simultanément.

Exemple :

b- Relais thermique :

La surcharge est un défaut fréquent lié à un mauvais fonctionnement du moteur (pièce entraînée bloquée, frottements élevés…). Elle se manifeste par une augmentation du courant absorbé et une élévation de température. Les relais thermique détectent cette surconsommation du courant absorbé par chaque phase, et se déclenche quand la valeur du courant dépasse un seuil fixe (réglable). 1 : Réglage du seuil de déclenchement ; 2 : Visualisation du déclenchement ; 3 : Réarmement (après déclenchement) ; 4 : Sélection du choix entre réarmement manuel ou automatique ; 5 et 5’ : Contacts auxiliaires ; 6 : Test (simulation du déclenchement du relais) ; 7 : Fiches permettent de monter le relais dans le bornier du conducteur.

c- Contacteurs :

Le contacteur est un préactionneur destiné à ouvrir ou fermer un circuit électrique par l’intermédiaire d’un circuit de commande. Il alimente le moteur électrique en énergie de puissance en fonction d’une consigne opérative issue de la partie commande. Sur le schéma ci-dessous, la consigne opérative est matérialisée par l’interrupteur du circuit de commande. Sa constitution est comme suit : ⬧ Trois pôles principaux de puissance (1-2, 3-4, 5-6); (Monophasé/Triphasé) ; ⬧ Un contact auxiliaire N.F (21-22) (avec possibilité d'additionner au contacteur un bloc de contacts auxiliaires instantanés ou temporisés) ; ⬧ Un contacteur inverseur (cas particulier) ; ⬧ Une armature fixe et un autre mobile ; ⬧ Un ressort de rappel ; ⬧ Un circuit magnétique ; ⬧ Une bobine de commande du contacteur.

Exemple :

⬧ L’ordre est absent les contacts sont au repos

⬧ L’ordre est présent : un courant électrique traverse la bobine

La bobine étant alimentée par le circuit de commande, le noyau se transforme en aiment. Le champ magnétique crée provoque le déplacement de l’armature mobile qui comprime le ressort de

rappel et ferme les contacts de puissance. Le moteur est alors alimenté.

Remarque :

Il existe quatre types de contacts auxiliaires temporisés selon que ce soit l’ouverture ou la fermeture qui

est temporisée et que le contact soit NO ou NF.

● Pour la technologie mécanique :

❑ Contacts temporisés à l’activation :

⬧ La fermeture du contact 67/68 est retardée, son ouverture est instantanée.

⬧ L’ouverture du contacteur 55/56 est retardée, sa fermeture est instantanée. ❑ Contacts temporisés à la désactivation :

⬧ La fermeture du contact 57/58 est instantanée, son ouverture est retardée.

⬧ L’ouverture du contacteur 65/66 est instantanée, sa fermeture est retardée. ● Pour la technologie électronique : Dans les relais électronique, le délai d’activation de la bobine est réglable en utilisant un principe basé sur les circuits RC (cours de physique).

d- Contacteur inverseur :

Les contacteurs inverseurs sont une association de deux contacteurs mécaniquement liés. Ils sont employés dans les circuits de commande des moteurs dans les deux sens de rotation. La liaison mécanique entre les deux contacteurs, représentée sur le schéma par un triangle, permet d’empêcher qu’ils commutent simultanément (le premier contacteur qui commute interdit la commutation du second). Ils peuvent être équipés d’un ou deux contacts auxiliaires utilisés dans le circuit de commande (auto-maintien pour le contact 13/14 et verrouillage de la double commande pour le contact 21/22).

Exemple : Inversion du sens de rotation des moteurs. La commande des moteurs dans les deux sens de rotation se fait en permutant deux phases de l’alimentation. Pour cela, on utilise un contacteur inverseur : deux contacteurs associés à verrouillage mécanique (symbolisé par le triangle). Dans l’exemple ci-dessous, ce sont les phases L2 et L3 qui sont inversée. Les boutons S2 et S3 commandent les 2 sens de rotation. Les contacts auxiliaires 21-22 des contacteurs assurent l’interdiction de la double commande simultanée. Remarque sur le démarrage des moteurs asynchrones : Comportement d’un moteur asynchrone à la mise sous tension : Lors de la mise sous tension, le moteur provoque un appel de courant sur le réseau qui risque de perturber le fonctionnement des autres appareils. Selon la puissance du moteur, on adoptera des méthodes de démarrage différentes. Pour les moteurs de faible puissance, on peut utiliser un démarrage direct, pour les moteurs de forte puissance, on emploiera un démarrage étoile-triangle, statorique ou rotorique. ● Rôle et constitution d’un départ moteur : Un départ moteur doit assurer trois fonctions principales : sectionner, protéger et commuter. Ces trois fonctions assurées par des constituants différents ou uniques permettent de commander le moteur tout en assurant les protections électriques contre les courts-circuits et les surcharges. ● Départ moteur en démarrage direct : * Les contacteurs électromagnétiques KM1 et KM2 non actionnés :

• Commande du contacteur électromagnétique KM1 :

• Commande du contacteur électromagnétique KM2 :

** Organisation fonctionnelle d’un moteur électrique :

• Sectionneur (FS11) :

La fonction FS11 est une sectionnement permet d’isoler, en toute sécurité, le montage comme, par exemple, lors d’un changement du moteur. Elle permet d’intégrer des fusibles permettant la coupure immédiate dans le cas de court-circuit.

• Fusible (FS11) :

Cette protection permet d’interrompre le circuit de puissance en cas d’élévation anormale du courant circulant dans le circuit électrique. Cette protection est assurée par des fusibles ou un disjoncteur. Elle est souvent intégrée à une autre fonction (sectionnement ou commutation).

*Relais thermique (FS12) :

La fonction FS12 permet de détecter des surintensités de faible niveau qui peuvent, à long terme, provoquer des détériorations dans les équipements. L’information de défaut est transmise à la fonction FS34. *Contacteur tripolaire (FS2) :

La fonction FS2 est commutation permet d’établir l’alimentation du moteur. Pour ce faire, elle reçoit ses ordres de l’API ou bouton poussoir. C’est la plupart du temps réalisé par un contacteur électromagnétique. *Interrupteur (contacts de précoupure du sectionneur)( FS31) :

La fonction FS31 permet l’apport d’énergie à l’ensemble des fonctions composant FS3. Elle inclut, également, une sécurité qui coupe ce même apport d’énergie, en cas d’utilisation exagérée de la fonction FS11, qui ne possède aucun pouvoir de coupure.

*Transformateur de sécurité (FS32) :

La fonction FS32 permet d’abaisser la tension utilisée par les autres fonctions de FS3 pour que celle-ci soit au niveau de sécurité défini par la norme. *Boutons poussoirs (FS33) :

La fonction FS33 permet à l’utilisateur de pouvoir entrer les informations de type arrêt ou marche.

• Contacts à ouverture (FS34) :

La fonction FS34 permet, dans le cas où la fonction FS12 a détecté un défaut, de couper la commande de la fonction FS2, et ainsi d’arrêter le fonctionnement de l’ensemble (contact commandé par le relais thermique).

*Disjoncteur (Avant l’installation électrique) :

Les disjoncteurs assurent la protection des circuits électrique contre les courts-circuits peu élevés, ils réagissent plus rapidement que les fusibles. Selon le disjoncteur choisi, le seuil de déclenchement peut être réglé par l’utilisateur.

Accessoires :

4.8- Variateur de vitesse :

Le variateur de vitesse est l’organe incontournable des applications industrielles où la maîtrise de la vitesse de rotation d’un moteur asynchrone est essentielle. Ces constituants électroniques regroupent en un seul appareil toutes les fonctions nécessaires à la commande du moteur : ❑ Démarrage (avec contrôle de l’accélération) ❑ Inversion du sens de rotation ❑ Freinage (avec contrôle de l’accélération) ❑ Choix de plusieurs vitesses de rotation ❑ Variation de vitesse avec consigne analogique ❑ Surveillance du moteur (courant moteur, échauffement…) ❑ Contrôle du couple moteur (contrôle vectoriel de flux ou modulation de largeur d’impulsion)

*Variateurs industriels pour moteur à courant continu :

**Structure et principe de fonctionnement: Un variateur de vitesse est un appareil qui permet de commander la vitesse de rotation d’un moteur à courant continu. La structure d’un tel dispositif est généralement la suivante :

**Caractéristiques : Les principales caractéristiques d’un variateur de vitesse industriel sont : Tension réseau électrique : exemple 220/240V / 50-60Hz. Tension d’induit : exemple 150V pour un réseau triphasé de 220V. Calibre variateur courant induit : exemple 12A. Consigne de vitesse : exemple +/- 10V (vitesse minimale/vitesse maximale). Régulation : exemple Vitesse et couple. Retour de vitesse : exemple dynamo tachymétrique.

**Exemple de raccordement standard : Le variateur est alimenté par le réseau électrique (entrée L1 et L2/N). L’induit du moteur est connecté aux sorties de puissance A1 et A2. La dynamo tachymétrique DT donne une image de la vitesse de rotation de la machine à courant continu. Le potentiomètre RF permet de choisir la vitesse désirée (linéairement). Le bouton poussoir Marche permet de lancer le moteur (avec automaintien) ; le bouton arrêt permet de lancer le procédé de freinage.

EXERCICES :

SYSTÈME D’ASSEMBLAGE DE TAILLE-CRAYON (Festo) : But : Assembler un couvercle et un corps de taille-crayon

Fonctionnement : Ce système assemble un couvercle et un corps de taille-crayons. Les couvercles sont amenés par deux bandes convoyeuses, les corps par deux autres qui servent d’évacuation pour les ensembles montés. Ces bandes sont animées par des moteurs s électriques. Les corps sont séparés par un séparateur actionné par un vérin avant d’arriver au poste d’assemblage. Ce dernier est constitué d’une pince pneumatique, d’une unité de rotation électrique, d’une unité de transfert actionnée par un moteur électrique. La pince saisit un couvercle, l’amène au-dessus d’un corps et le visse. Le cycle est géré par un automate programmable. L’opérateur lance le cycle, reçoit des informations par des voyants regroupés sur le pupitre.

C’est-à-dire : Trois tâches sont réalisées : Tâche 1 : Amener couvercle et corps (avancer couvercle, avancer corps, séparer un corps) Tâche 2 : Assembler couvercle et corps (bloquer un corps, saisir et transférer un couvercle, visser un couvercle) Tâche 3 : Évacuer l’ensemble (débloquer un corps, faire avancer l’ensemble monté) On demande : 1- De construire la boîte fonctionnelle globale et les boîtes relatives aux trois tâches. 2- De nommer la valeur ajoutée correspondante.

3- Après l’énoncé de la tâche 2, on lit ‘’ bloquer un corps, saisir et transférer un couvercle, visser un couvercle ‘’. Comment appelle-t-on ces termes? 4- De nommer les principaux constituants de ces trois sous-ensembles fonctionnels SEF1, SEF2, SEF3.

5- Isoler le mécanisme lié à l’opération ‘’Transférer horizontalement le couvercle’’ en l’entourant sur la Fig.a. 6- Identifier l’effecteur puis l’actionneur de ce système. 7- Déduire l’énergie distribuée. 8- Localiser le préactionneur sur le schéma de puissance sur la Fig.b. 9- Donner le nom de ce type de préactionneur. 10- Relever son appellation sur le schéma. 11- Dessiner sur le schéma Fig.c, l’état des contacts du préactionner pendant le transfert vers l’avant puis pendant le transfert vers l’arrière.

( fig a)

Schéma de puissance : ( fig b )

Schéma de puissance du moteur : ( fig c )