Démarrage Moteur HTLa gamme “Alliance”

1

SOMMAIRE

Notre savoir-faire : Le démarrage moteur HT 2

Techniques courantes de démarrage 3

• Démarrage direct 3

• Démarrage par auto-transformateur 4

• Démarrage statorique par self 4

• Démarrage avec inversion du sens de rotation 5

• Démarrage à 2 vitesses 5

• Démarrage rotorique (moteur à bagues) 5

• Démarrage étoile triangle 5

• Analyse des performances des différents types de démarrage 6

Caractéristiques techniques 7

Fonctions de protection 8

Exemples de réalisations 9

2

Notre Savoir Faire : le démarrage moteur HT

Des solutions modulairesadaptées à vos besoins

Au-delà de 200 kW les moteurssont généralement alimentés enhaute tension afin de limiter leschutes de tension et les pertes enligne ; les tensions les plus utiliséessont 3000V, 3300V, 4160V,5500V, 6000V, 6600V, dans laclasse d’isolement 7.2 kV.

Notre gamme nous permetégalement de traiter desdémarrages en 10 kV et 11 kVdans la classe d’isolement 12 kV.

Le démarrage de ces moteursnécessite de bien évaluer lesincidences répercutées sur les autresconsommateurs ainsi que sur leréseau de distribution ; il estnécessaire de disposer descaractéristiques du moteur et de lamachine entraînée.

La gamme ALLIANCE detechnologie fixe modulaire etcompartimentée a été dès l’originedédiée aux applications dedémarrage moteur HT, et intègredes matériels de très grandefiabilité, sectionneurs, interrupteurs,contacteurs et disjoncteurs.

Des clientèles et applicationsvariées

Notre gamme de cellules peut êtreadaptée aux besoins de nos clients,aux contraintes d’environnement etaux exigences de la machineentraînée ce qui nous permet d’êtreprésent dans de nombreux etdifférents domaines en accord avecles recommandations des normesCEI-298.

UTILISATEURSIndustrie métallurgiqueChimie et Pétrochimie

Froid industrielStation de pompage

Construction automobileCimenteries et carrières

Climatisation d’ensemble immobiliersIndustrie agroalimentaireIndustrie du pneumatique

Papeteries, Industrie du boisMines etc...

SOLUTIONSDémarrage direct

Démarrage type statoriqueDémarrage par autotransformateur

Démarrage rotoriqueDémarrage à 2 vitesses

Démarrage avec 1 sens ou 2 sens de marche.

APPLICATIONSBroyeurs/ Concasseurs

Compresseurs (air froid…)Pompes (eau, pétrole, fluides)Mélangeurs (caoutchouc…)

Raffineurs (Papier…).

Démarrage direct :

C’est une solution simple etéconomique mais qui nécessite unedisponibilité de puissanceimportante durant la période dedémarrage.

Le moteur a besoin de 5 à 7 fois sapuissance nominale au démarragece qui entraîne des chutes detension importantes sur les départssitués à proximité et peut avoir desrépercutions sur le réseau dedistribution électrique local.

Certaines machines entraînées nesupportent pas le couple engendrépar le moteur au moment dudémarrage.

On doit alors plutôt se tourner versune solution avec auto-transformateur.

3

Techniques courantes de démarrage

DPMC

P

M

Schéma 1

Démarrage par auto-transformateur :Réduction de la puissancenécessaire (moteur à cage)

Le principe est de fournir au moteurpendant la phase de démarrageune tension plus faible. Celle-ci permet de réduiregénéralement de moitié la puissancenécessaire au démarrage (schéma 2).

L’intérêt majeur de ce mode dedémarrage réside dans le fait que lecouple moteur et l’intensité absorbéesont alors réduits dans la mêmeproportion (rapport au carré);

- La réduction du couple moteur audémarrage permet selon les casd’augmenter la durée de vie de lamachine entraînée.

- En fonction des courbes de couple, moteur et machine,ainsi que des inerties entraînéesPd2, il est possible de déterminerl’intensité réduite de démarrageoptimale ainsi que le temps dedémarrage.

4

Démarreur par auto-transformateur sec, intégré en cellules.

SELF

P

M

KCC

KL

Schéma 3

APMC

P

M

KCC

KL

KN

L’impact en terme de chute detension sur le réseau de distributionélectrique est ainsi nettementamoindri.

Les auto-transformateurs sont detype sec imprégnés ou huile, et généralement intégrésentièrement dans nos cellulesAlliance.

Schéma 2 : auto-transformateur

Démarrage statorique par self

Ce type de démarrage convientpour les machines dont le couplerésistant est très faible.

Le couple moteur est réduit dans unrapport de transformation au carrétandis que l’intensité est seulementréduite dans la proportion durapport de transformation.

La self doit tenir compte descaractéristiques du moteur pendantle démarrage c’est la raison pourlaquelle elle est généralementdéterminée par le motoriste.(Schéma 3).

M

GV PV

PN

P

Démarrage avec inversion du sens de rotation

Certaines machines nécessitent unfonctionnement dans les 2 sens demarche (avant/arrière) ou sur unfonctionnement exceptionnel sur unsens donné (par exemple pourdésengorger une machine).

Il sera ainsi nécessaire de faireappel à un système à 2 contacteursinverseurs. (Schéma 4).

DPMC

M

AV ARP

Démarrage à 2 vitesses

La machine entraînée nécessited’avoir un moteur 2 vitesses.

Il existe des moteurs à 2 vitesses àpôles commutables de typeDahlander nécessitant 3 contacteurs(schéma 5)

Pour les moteurs à enroulementsséparés ceux-ci ne nécessitent quedeux contacteurs.

Pour ces types de moteurs ilconvient d’avoir 2 dispositifs deprotection indépendants, adaptés àchaque niveau de vitesse.

Démarrage rotorique (moteur à bagues)

Certaines machines telles les broyeurs et les concasseurs ont des couplesrésistant très importants audémarrage ce qui justifiel’utilisation de moteurs à bagues,lesquels offrent un couple élevépour une intensité minimale audémarrage.

Coté statorique le moteur estalimenté en démarrage directcomme un moteur à cage (schéma 6). Au rotor il est proposé une résistance le plus souvent électrolytique dont la résistance diminue au fur et à mesure que le moteurprend de la vitesse.

Démarrage étoile triangle

Ce type de démarrage est très peuutilisé en HT et les fabricants demoteurs sont en principe opposés àce mode de démarrage.

A l’ouverture du point étoile(schéma 7) le moteur n’est plussolidaire du réseau ce qui provoqueune pointe importante à lafermeture du triangle.

Sur un raccordement étoile trianglele couple du moteur se trouve réduitde 0,33 ce qui dans la plupart descas pourrait être insuffisant.

5

Schéma 5

P

M

CC

Schéma 6

M

KL K

Kγ

P

Schéma 7

Schéma 4

0,5

1,0

3,0

2,5

2,0

1,5

4,5

4,0

3,5

6,0

5,5

5,0

7

Id' = Intensité de démarrage (0,7 Id)Cd' = Couple de démarrage du moteur (0,49 Cd)Cr = Couple résistant de la machine entrainée.

VITESSE

2,5

2,0

1,5

1,0

Id'

Cd

Id

Cd'

Cr

0,5

Id/In Cd/Cn

0-0 0-1 0-2 0-3 0-4 0-5 0-6 0-7 0-8 0-9 1-0

DEMARRAGE STATORIQUEPAR SELF

(sous tension réduite 0,7 UN)

0,5

1,0

3,0

2,5

2,0

1,5

4,5

4,0

3,5

6,0

5,5

5,0

7

Id' = Intensité de démarrage (0,49 Id)Cd' = Couple de démarrage du moteur (0,49 Cd)Cr = Couple résistant de la machine entrainée.

VITESSE

2,5

3,0

2,0

1,5

1,0

0,5

Id'

Cd'

Cr

Id/In Cd/Cn

0-0 0-1 0-2 0-3 0-4 0-5 0-6 0-7 0-8 0-9 1-0

DEMARRAGE PAR AUTOTRANSFORMATEUR(sous tension réduite 0,7 UN)

Analyse des performances des différents types de démarrage

0,5

1,0

3,0

2,5

2,0

1,5

4,5

4,0

3,5

6,0

5,5

5,0

7

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

Id = Intensité de démarrage (6 In)Cd = Couple de démarrage du moteurCr = Couple résistant de la machine entrainée.

VITESSE

Id/In Cd/Cn

0-0

Cr

Cd

Id

0-1 0-2 0-3 0-4 0-5 0-6 0-7 0-8 0-9 1-0

DEMARRAGE DIRECT(sous pleine tension)

Schéma 9

Schéma 10

6

Démarrage par auto-transformateur ➭ La solution idéale pour les fortes

puissances

Schéma 8

Cet exemple démontre l’intérêt du démarrage par auto-transformateur, de part sa diminution importante d’intensité dedémarrage, par rapport au mode statorique, pour un couple moteur identique.

Démarrage direct ➭ La solution simple

Démarrage statorique par self ➭ La réduction partielle

des courants d’appel

De technologie fixe, la gammeAlliance s’adapte à de nombreusesapplications de 3 à 12kV.

Les cellules spécifiques audémarrage de moteurs sontaccouplables avec le reste de lagamme Alliance afin de réaliser desensembles complets de tableauxavec arrivée transformateur, cellulemesure de tension, protectiontransformateurs, remontée debarres, couplage... (Voir noticetechnique)

Pour le démarrage fréquent desmoteurs il est conseillé d’utiliser descontacteurs, lesquels ne nécessitentpas d’entretien et permettent deréaliser un nombre de manœuvrestrès important (endurancemécanique de 300 000 F/O).

Puissance admissible avec fusibles et contacteurs**

Tension kV 3,3 5,5 6 6.6 10/12

Calibre fusible A 430 400 400 400 250

Moteur kW Direct 1300 1800 2500 2750 2500

Autotransformateur 1560 2400 2650 2900 2750

Rotorique 1560 2400 2650 2900 2750

Condensateur kVAR 1200 1900 2000 2200 2200

7

Caractéristiques techniques

Tension assignée (autres tensions 7,2 kV 12 kVnous consulter)

Tension assignée de tenue 60 75Chocs de foudre, onde (kVc)à 50 Hz pendant 1 mn (kV eff) 20 28

Courant de courte durée (valeur eff kA 1s) 12,5/16/20/25

Pouvoir de coupure contacteur SF6 10 kA 6 kA

de coupure contacteur + fusible 25 kA 25 kA

de coupure disjoncteur 12,5/16/20/25 kA

Courant assigné jeu de barres 400/630/1250 A

IP standard 2X (IP 55, nous consulter)

Dimensions(mm) Hauteur 2000

Largeur Standard 375/500/750/875/1000

Largeur Spécifique 1500/2000

Profondeur Totale 950

Limites d’utilisation des solutions avec contacteurs + fusibles

Démarrage direct ID/IN = 5,5 Td = 6 sec 2D/H Démarrage Autotransfo ID/IN = 3 Td = 10 sec 2D/H Démarrage rotorique ID/IN = 2 Td = 15 sec 2D/H

** Pour les puissances supérieures, nous consulter.(Contacteurs ou utilisation de disjoncteurs)

Lorsque l’intensité nominale dumoteur dépasse un certain niveau,le contacteur est alors remplacé parun disjoncteur.

Ceci nous permet d’assurer ledémarrage de moteurs jusqu’à 8 MW.

52

Entrées

Sorties

TCsPhases

P241

3

TCterre

Contrôle dela vitesse

10 sondes RTD (option)

Moteur

Jeux de barres

81U

37 55

27LV 27 47 59 59N

50 51LR49 46

48

50S

66

86

51

49T 2638

67N

14

32N 64N

RS485RS232IRIG.B (option)

3

TT

52 Déclenchement Entréeslogiques

Sortieslogiques

TCsphases

P220

RS 485Communication

3

TC terre

Jeux de barres

RS 232Communication

Communication

Option6 sondes RTD

49

50

48 50S

46

51

51LR

38

50N 51N

37 14

6686

74

Option sortieanalogique

Logiciel deconfiguration

WD

30Moteur

Nous utilisons le plus courammentdes relais numériques multi-fonctions intégrant :

• Les protections adaptées auxcaractéristiques du moteur.

• Les mesures (A, V, W, Var, F, cos�, Wh, Varh).

• Surveillance des températures.

• Les automatismes.

• Les diagnostics.

• Communication

Fonctions de Protection

8

Exemple de fonctions standards

Exemple de fonctions spécifiques

Une gamme complète

Le réseau commercial ALSTOM està même de proposer à ses clientsoutre les cellules moyenne tension :les transformateurs de puissance,les protections numériques, leséquipements de démarrage, ainsique toute la gamme des moteurshaute tension.

9

Exemples de réalisations spécifiques

Intégration d’ensemble : autotransformateurs, disjoncteur, contacteur

Solution Autotransformateur

Flexibilité : Raccordement entre gamme Alliance et cellules débrochables

Poste préfabriqué en béton pour Industrie chimique

Mine à ciel ouvert poste mobile sur skid

Enveloppe isolée, étanche (IP 65, climatisation...)

Mine, Togo, poste mobile 5,5 kV/380V

Arrivée disjoncteur et départs contacteurs

NC

DM

500

/01

F - S

TF -

09/9

9

ARC

EAU

X 49

Imp.

- 04

99

23 2

5 00

T&D - Poste de Transformation - Les Quatre Chemins - RN 113 - 34690 Fabrègues - FRANCE Tél : 33 (0)4 67 07 27 00 - Fax : 33 (0)4 67 85 07 30

Les t

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