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Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Démarrage +Freinage +Pr

Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Page 1  Démarrage 1-Introduction Lors de la mise sous tension d'un moteur asynchrone, celui-ci provoque un fort appel de courant qui peut provoquer des chutes de tension importantes dans une installation électrique. Pour ces raisons en autres, il faut parfois effectuer un démarrage différent du démarrage direct. Il est donc logique de limiter le courant pendant le démarrage à une valeur acceptable. Mais si l'on limite le courant, on limite du fait la tension (dans certain cas seulement). 2-Choix d’un démarreur : Le choix est guidé par des critères économiques et techniques qui sont :  les caractéristiques mécaniques,  les performances recherchées,  la nature du réseau d’alimentation électrique  l’utilisation du moteur existant dans le cas d’un rééquipement,  la politique de maintenance de l’entreprise  le coût de l’équipement. Le choix d’un démarreur sera lié :  au type d’utilisation : souplesse au démarrage,  à la nature de la charge à entraîner  au type de moteur asynchrone  à la puissance de la machine  à la puissance de la ligne électrique  à la gamme de vitesse requise pour l’application. Dans la suite de ce chapitre, nous exposerons et comparerons les différents types de démarreur. Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Page 2  Démarrage des Moteurs Asynchrones Triphasés 3-Types de Démarrage : 3-1-Le démarrage direct : C'est le mode de démarrage le plus simple. Le moteur démarre sur ses caractéristiques "naturelles". Au démarrage, le moteur se compose comme un transformateur dont le secondaire (rotor) est presque en court-circuit, d'où la pointe de courant au démarrage. Ce type de démarrage est réservé aux moteurs de faible puissance devant celle du réseau, ne nécessitant pas une mise en vitesse progressive. Le couple est énergique, l’appel de courant est important (5 à 8 fois le courant nominal). (Fig1) Malgré les avantages qu'il présente (simplicité de l'appareillage, démarrage rapide, coût faible), le démarrage direct convient dans les cas ou :  La puissance du moteur est faible par rapport à la puissance du réseau (dimension du câble)  La machine à entraîner ne nécessité pas de mise en rotation progressive et peut accepter une mise en rotation rapide  Le couple de démarrage doit être élevé Ce démarrage ne convient pas si :  Le réseau ne peut accepter de chute de tension  La machine entraînée ne peut accepter les à-coups mécaniques brutaux  Le confort et la sécurité des usagers sont mis en cause (escalier mécanique) Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Page 3 3-2-Démarrage étoile triangle : Ce mode de démarrage n'est utilisable si les deux extrémités de chaque enroulement sont accessibles. De plus, il faut que le moteur soit compatible avec un couplage final triangle. (fig2) (Fig3) Ordre de marche Temporisation Ouverture de KM2 Ordre d’arrêt 0 0 1 0 3 0 2 0 KM2 KM1 KM1 KM1 KM3 Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Page 4 Lors du couplage étoile, chaque enroulement est alimenté sous une tension 3 fois plus faible, de ce fait, le courant et le couple sont divisés par 3. Lorsque les caractéristiques courant ou couple sont admissibles, on passe au couplage triangle. Le passage du couplage étoile au couplage triangle n'étant pas instantané, le courant est coupé pendant 30 à 50 ms environ. Cette coupure du courant provoque une démagnétisation du circuit magnétique. Lors de la fermeture du contacteur triangle, une pointe de courant réapparaît brève mais importante (magnétisation du moteur). 3-3-Démarrage statorique : Ce type de démarrage a des caractéristiques comparables au démarrage étoile triangle Il n’y a pas de coupure de l’alimentation du moteur entre les deux temps de démarrage.(Fig4) Ce dernier démarreur peut être associé au dispositif de démarrage étoile-triangle. On démarre en étoile, puis on passe en couplage triangle avec les résistances, et enfin on termine en couplage triangle direct. Pour les moteurs de grosse puissance, les résistances sont remplacées par un démarreur à résistances électrolytiques. Des barres sont plongées progressivement dans une cuve remplie de liquide. Au fur et à mesure que les barres plongent, la CY N N C IY I C I Ordre de marche Temporisation Ouverture d’arrêt 0 0 1 0 2 0 KM1 KM2 KM1 Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Page 5 résistance diminue progressivement, et en fin de démarrage, on court-circuite les résistances. 3-4-Tension réduite par autotransformateur : Dans le démarrage par autotransformateur, on effectue le même type que le démarrage étoile triangle (on a en plus le choix du rapport des tensions en choisissant le rapport de transformation) mais les phénomènes transitoires du démarrage étoile triangle (pointe de courant au passage triangle, ne vont plus exister car le courant n'est jamais coupé). Dans un premier temps, on démarre le moteur sur un autotransformateur couplé en étoile. De ce fait, le moteur est alimenté sous une tension réduite réglable. Avant de passer en pleine tension, on ouvre le couplage étoile de l'autotransformateur, ce qui met en place des inductances sur chaque ligne limitant un peu la pointe et presque aussitôt, on court-circuite ces inductances pour coupler le moteur directement au réseau.(Fig5) (Fig5) Id = 1,7 à 4 In Cd = 0,5 à 0,85 Cn Ce mode de démarrage est surtout utilisé pour les fortes puissances (> 100 kW) et conduit à coût de l’installation relativement élevé, surtout pour la conception de l'autotransformateur. Ordre de marche Temporisation 1 Temporisation 2 Ordre d’arrêt 0 0 1 0 3 0 2 0 KM1 KM3 KM1 KM1 KM2 Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Page 6 3-5- Démarrage des moteurs à bagues : Un moteur à bagues ne peut démarrer en direct, avec ses enroulements rotorique court-circuités, sinon il provoquerait des pointes de courant inadmissibles. Il est nécessaire, tout en alimentant le stator sous la pleine tension du réseau, d’insérer dans le circuit rotorique des résistances ( Fig.6) qui sont ensuite court-circuitées progressivement. Le calcul de la résistance insérée dans chaque phase permet de déterminer de façon rigoureuse la courbe couple-vitesse obtenue. Il en résulte que celle-ci doit être insérée en totalité au moment du démarrage et que la pleine vitesse est atteinte lorsqu'elle est entièrement court-circuitée. Le courant absorbé est sensiblement proportionnel au couple fourni ou, du moins, n'est que peu supérieur à cette valeur théorique. Par exemple, pour un couple de démarrage égal à 2 Cn, la pointe de courant est d'environ 2 In. Cette pointe est donc considérablement plus faible et le couple maximal de démarrage plus élevé qu'avec un moteur à cage, pour lequel les valeurs typiques, en couplage direct sur le réseau, sont de l'ordre de 6 In pour 1.5 Cn. Le moteur à bagues, avec un démarrage rotorique, s'impose donc dans tous les cas où les pointes de courant doivent être faibles et pour des machines démarrant à pleine charge. Par ailleurs, ce type de démarrage est extrêmement souple, car il est Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Page 7 facile d'ajuster le nombre et l'allure des courbes représentant les temps successifs aux impératifs mécaniques ou électriques (couple résistant, valeur d'accélération, pointe maximale de courant, etc.). 3-6- Démarrage/ralentissement par démarreur électronique (soft starter) C’est un mode de démarrage performant ( Fig.7) qui permet un démarrage et un arrêt en douceur Il peut être utilisé : - en limitation de courant, - en régulation de couple. Le contrôle par limitation de courant permet de fixer un courant maximum (3 à 4 x In) pendant la phase de démarrage au détriment des performances en couple. Ce contrôle est particulièrement adapté aux “turbomachines” (pompes centrifuges, ventilateurs). Le contrôle par régulation de couple permet d’optimiser les performances en couple au démarrage au détriment de l’appel de courant sur le réseau. Celui-ci est adapté aux machines à couple constant. Ce type de démarreur permet une multitude de schéma : - un sens de marche, - deux sens de marche, - shuntage de l’appareil en fin de démarrage, - démarrage et ralentissement de plusieurs moteurs en cascade, Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Page 8 3-7- Démarrage par convertisseur de fréquence : C’est un mode de démarrage performant ( Fig.8) utilisé dès qu’il est nécessaire de contrôler et de faire varier la vitesse Il permet entre autre : - de démarrer des charges de forte inertie, - de démarrer des charges importantes sur un réseau de faible pouvoir de court-circuit, - d’optimiser la consommation d’énergie électrique en fonction de la vitesse sur les turbomachines. Ce type de démarrage s’applique sur tous types de machines. Cette solution est utilisée pour le réglage de la vitesse du moteur et accessoirement pour le démarrage. A Fig. Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Démarrage +Freinage +Protection Des Moteurs Electriques Page 9 Tableau récapitulatif Démarra ge direct Démarrage étoile triangle Démarrage uploads/s3/ demarrage-freinage-protection-des-moteurs-electriques.pdf