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Actionneurs Appareillage électrique 1 Appareillage électrique 1. Introduction L

Actionneurs Appareillage électrique 1 Appareillage électrique 1. Introduction L’automatisation ou la commande des systèmes industriels à base de circuits électriques est l’une des approches de commande les plus utilisées. Le circuit électrique d’un système automatisé quelconque peut être décomposé en deux parties ; un circuit de commande qui contient les appareils de commande et un circuit de puissance qui contient les actionneurs électriques. Les circuits électriques de commande permettent de gérer la mise en marche et l’arrêt des actionneurs électriques, par l’intermédiaire des préactionneurs. Ces derniers agissent sur le passage des courants électriques qui alimentent le circuit de puissance. Les circuits de puissance assurent l’alimentation et la protection des actionneurs électriques. La tension du circuit de puissance est généralement plus élevée que celle du circuit de commande. Figure 1 : Structure générale d’un système électrique. 2. Eléments de base pour la commande électrique 2.1. Le tableau électrique Le tableau électrique est l’emplacement qui regroupe tous les appareils de commande et de protection d’une installation électrique basse tension. Il assure la répartition du courant électrique vers les appareils de puissance via les câbles électriques. Il peut se présenter sous forme d’un coffret, une armoire ou tout un local (appelé dans ce cas Tableau Général Basse Tension ou TGBT). Les appareils sont placés sur des rails métalliques. Les rails les plus utilisés sont de type Omega. Energie électrique Protection + Préactionneurs Actionneurs Energie utile Alimentations Utilisation Transformation Circuit de commande Circuit de puissance Conditionnement Actionneurs Appareillage électrique 2 Figure 2 : Exemple d’un tableau électrique. 2.2. Les conducteurs électriques Les conducteurs électriques servent à réaliser le raccordement électrique des équipements. Ils peuvent être utilisés pour transmettre de l’énergie ou de l’information. Les conducteurs peuvent être soit des fils cylindriques ou des barres conductrices. Les fils électriques sont regroupés dans des câbles et se distinguent principalement par : - La couleur : marron, noir, rouge et gris pour conducteur phase, bleu pour conducteur neutre et vert/jaune pour conducteur de terre. - La section (en mm2): 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2.5, 4, 6 mm2, etc. Le choix de la section dépend de l’intensité du courant transporté, la longueur du conducteur et du type de l’appareil de protection utilisé. Par exemple, un conducteur de section 1.5 mm2 peut supporter un courant maximal de 16A, et celui de 2.5 mm2 jusqu’à 20A. - La nature de l’âme : souple ou rigide, monobrin ou multibrins. Les fils rigides sont moins chers que les fils souples mais ils sont plus difficiles à manipuler (surtout pour les grosses sections) et résistent moins aux vibrations mécaniques. - La tension nominale : c’est la tension maximale que peut supporter le conducteur. Figure 3 : Exemples de conducteurs électriques. Les fils électriques peuvent être raccordés entre eux à l’aide de borniers ou de barrettes de connexion ou à travers des barres conductrices. Afin de faciliter le repérage des câbles et des fils dans une installation électrique, ces derniers sont marqués à l’aide d’étiquettes qui peuvent comporter du texte ou des numéros incrémentés. Actionneurs Appareillage électrique 3 Figure 4 : Borniers et barrettes de connexion. 2.3. L’alimentation L’alimentation électrique des circuits de commande et de puissance est assurée par des transformateurs ou des transformateurs/redresseurs (alimentation continue) selon le type d’appareils utilisés dans ces circuits. Généralement, le circuit de puissance est alimenté en tension alternative triphasée (220V, 380V, etc) tandis que, pour des raisons de sécurité et d’économie, le circuit de commande est alimenté avec des tensions plus basses de l’ordre de 220V, 110V, 48V, 24V et 12V. L’alimentation électrique est fournie par réseau triphasé qui est composé de quatre conducteurs : trois conducteurs de phase et un conducteur neutre. Les trois conducteurs de phase alimentent les circuits avec trois tensions sinusoïdales de même fréquence et généralement de même amplitude qui sont déphasées entre elles d’un tiers de période. La tension mesurée entre une phase et un neutre est appelée tension simple, et la tension mesurée entre deux phases quelconques est dite tension composé. Par exemple, dans le cas d’un réseau 400V, la tension simple est égale à 230V et la tension composée est 400V. Figure 5 : Alimentation triphasée et monophasée. Le transformateur est un appareil qui transforme l’énergie électrique d’un circuit à un autre par l’intermédiaire de deux enroulements électriques reliés entre eux par un circuit magnétique. Le transformateur utilisé pour alimenter le circuit de commande est appelé transformateur de commande. Ce dernier assure également l’isolement et la stabilité de la tension d’alimentation du circuit de commande ainsi que la limitation du courant d’appel lors de la mise sous tension. 230V 400V 400V Phase 1 Phase 2 Phase 3 Neutre Réseau monophasé Réseau triphasé Actionneurs Appareillage électrique 4 Figure 6 : Exemple d’un transformateur de commande. La plupart des transformateurs de commande offrent entre autres la possibilité d’utiliser plusieurs niveaux de tension, au primaire, et de récupérer plusieurs tensions au secondaire. Cette caractéristique rend ce type de transformateurs plus pratiques et moins coûteux. Figure 7 : Exemple d’une alimentation continue. L’énergie électrique est dangereuse pour l’homme. La protection des personnes contre les contacts directs ou indirects (défaut d’isolement) est donc une nécessité dans les installations électriques et dépend des schémas de liaisons à la terre. La source de tension électrique basse tension (inférieure à 1kV) est issue du secondaire d’un transformateur triphasé et est composée de trois conducteurs de phase et un conducteur neutre. La manière selon laquelle le neutre de l’alimentation et la masse des appareils récepteurs sont liés à la terre définit trois schémas différents : - Schéma TT : Le neutre de l’alimentation est relié à la terre (T) et toutes les masses des récepteurs sont reliés à la même prise de terre (T). Ce schéma est simple à mettre en œuvre mais nécessite l’utilisation des dispositifs de protection différentielle. - Schéma TN : Le neutre de l’alimentation est relié à la terre (T) et les masses des récepteurs sont reliés à au neutre (N). Ce schéma ne nécessite pas l’emploi des dispositifs de protection différentielle mais plutôt des dispositifs de protection contre les surintensités (disjoncteurs ou fusibles). On distingue deux types de schéma TN ; le schéma TN-C où le neutre et le conducteur de protection sont confondus, et le schéma TN- S dans le cas où ils sont séparés. - Schéma IT : Le neutre de l’alimentation est isolé ou impédant (relié à la terre par l’intermédiaire d’impédances) et les masses des récepteurs sont reliés à la terre (T). Ce schéma assure la protection des personnes sans coupure de l’alimentation (pour les premières occurrences de défauts) du fait que le courant de défaut est très faible, toutefois il nécessite l’utilisation d’un dispositif de signalisation de défauts et d’un contrôleur permanent d’isolement. Norme IEC Norme IEEE/ANSI Actionneurs Appareillage électrique 5 Figure 8 : Schémas de liaison à la terre. D’une façon générale, le transformateur de commande ou l’alimentation continue sont caractérisés par : - Les tensions d’emploi au primaire et au secondaire. - La puissance apparente nominale (en VA) : cette puissance dépend du circuit de commande à alimenter (bobines, voyants, etc). - La fréquence d’emploi (50 ou 60 Hz). - Les calibres des appareils de protection en amont (contre les courts-circuits) et/ou en aval (contre les surcharges et les courts-circuits). 2.4. L’interrupteur L’interrupteur électrique est un appareil qui permet d’établir ou d’interrompre le passage du courant dans un circuit électrique (fonctionnement en charge). Il est utilisé principalement pour émettre des ordres de commande. Les interrupteurs diffèrent par le nombre de contacts et de pôles qu’ils disposent, et également par le nombre d’effets qu’ils produisent. Figure 9 : Différents types d’interrupteurs. L’interrupteur à un seul contact : c’est l’interrupteur le plus simple, il possède un seul contact dont le changement d’état (fermé ou ouvert) peut être effectué au moyen de différents mécanismes tels que les leviers, les basculeurs, les glissières, etc. Bipolaire simple-effet Unipolaire simple-effet Unipolaire double-effet Terre Récepteur L1 L2 L3 PEN Terre Récepteur L1 L2 L3 N Terre Récepteur L1 L2 L3 N Terre TN-C TT IT PE PE Récepteur L1 L2 L3 N Terre TN-S PE Terre Z Actionneurs Appareillage électrique 6 Figure 10 : Exemples d’interrupteurs simples. L’inverseur (va-et-vient) : est un interrupteur qui permet de commander un récepteur à partir de deux endroits différents. L’inverseur simple possède trois bornes avec deux positions différentes pour faire passer le courant (interrupteur unipolaire à double-effet). Figure 11 : Exemples d’inverseurs. Figure 12 : Circuit va-et-vient. Le bouton-poussoir : c’est le type d’interrupteurs le plus utilisé dans les circuits de commande. Il existe deux types de boutons-poussoirs, les boutons-poussoirs momentanés et les boutons-poussoirs à maintien. Le premier type revient systématiquement à l’état de repos une fois relâché. Le deuxième type reste activé même après relâchement, et se désactive par un deuxième appui. On peut trouver des boutons-poussoirs à contacts normalement ouverts, normalement fermés ou une combinaison des deux. Le bouton d’arrêt d’urgence, appelé aussi bouton coup de poing, est un type particulier de boutons- poussoirs qui diffère des autres par sa couleur rouge et par sa forme uploads/Industriel/ appareillage.pdf