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1 L La a c ch ha aî în ne e d d' 'é én ne er rg gi ie e La chaîne d’énergie, as

1 L La a c ch ha aî în ne e d d' 'é én ne er rg gi ie e La chaîne d’énergie, associée à sa commande, assure la réalisation d’une fonction de service dont les caractéristiques sont spécifiées dans le cahier des charges Repérable sur la plupart des produits et systèmes de notre environnement et des milieux industriels, la chaîne d'énergie est constituée des fonctions génériques : Alimenter, Distribuer, Convertir, Transmettre contribuant à la réalisation d’une action. L’action à réaliser impose un flux d’énergie (sens et niveau) que la chaîne d'énergie doit acheminer (sur ordre de la chaîne d'information) de la source (fonction Alimenter) à l'effecteur (fonction Transmettre). Les performances énergétiques et mécaniques du système dépendent des caractéristiques des divers constituants. Le choix de ces constituants dépend de nombreux facteurs : - la source d'énergie disponible (électrique, pneumatique, hydraulique, solaire ...) - la nature de l'énergie à fournir à l'effecteur (puissance mécanique, rotation, translation ...) - caractéristique du milieu environnant (température, hygrométrie, milieu hostile ...) - ... 1 1. . F Fo on nc ct ti io on n A AL LI IM ME EN NT TE ER R Les principales sources d'énergie utilisées dans les systèmes industriels et domestiques sont : − l'énergie électrique (convertie en énergie mécanique par des moteurs électriques) − l'énergie pneumatique ou hydraulique (convertie en énergie mécanique par des vérins) − l'énergie fossile (convertie en énergie mécanique par des moteurs thermiques) 1 1. .1 1 E En ne er rg gi ie e é él le ec ct tr ri iq qu ue e ( (a an nn ne ex xe e t tr ra an ns sp po or rt t e et t d di is st tr ri ib bu ut ti io on n d de e l l’ ’é én ne er rg gi ie e é él le ec ct tr ri iq qu ue e) ) Caractéristiques électriques Applications Réseau triphasé 400V Applications industrielles nécessitant des puissances importantes (moteurs asynchrones) Réseau monophasé 230V Installations domestiques et artisanales de faibles puissances (quelques KW) Source continue à partir du réseau Pour moteurs à courant continu (Batteur mélangeur) Convertie en très basse tension (6V, 12V, 24V) pour alimenter par exemple des systèmes électroniques (ordinateurs ...) Source continue embarquée Equipement autonome de faible puissance (téléphone portable...) Source d'énergie renouvelable A partir de la force du vent (éolienne), du rayonnement du soleil (cellule photovoltaïque), ces dispositifs permettent d'alimenter des systèmes énergétiquement autonomes : satellites, bateaux ...) 2 Sécurité des biens et des personnes NOTION DE RISQUES ET DE PHENOMENES DANGEREUX • Electrisation : passage d’un courant électrique dans le corps • Electrocution : électrisation provoquant un arrêt cardiaque • Choc électrique : effet ressenti physiquement lors d’une électrisation. Son intensité dépend de l’intensité du courant qui traverse le corps (résistance corporelle) et de la durée du contact. Dangers du courant électrique Expérience : mesure à l’ohmmètre de la résistance du corps humain : ……….. A partir de la figure ci-dessus calculer la tension de sécurité à ne pas dépasser SECURITE DES PERSONNES 1 – Types de protection • Isolants sur les fils • Cache de prise • Coffret • Disjoncteur différentiel : Il compare l’intensité du courant I qui part de la phase (L1) à celle de celui qui revient au neutre (N). En cas de défaut du récepteur, si la différence entre ces deux courant (If) est supérieure à son seuil de déclenchement, il y a ouverture du circuit. Les seuils de déclenchement normalisés les plus courant sont : 30 mA, 300 mA, 500 mA, 1A et 3A. Utilisation de TBT (Très basse tension) 0,5 mA à 5mA 10 mA à 20 mA 25 à 35 mA 50 mA et au dessus Fibrillation cardiaque Seuil de paralysie respiratoire Contraction musculaire Sensation très faible Récepteur I If L1 N 3 • Interconnexion des masses métalliques EDF fournit pour les installations domestiques une distribution électrique en régime TT (le neutre est relié à la terre et les masses métalliques aussi). Toutes les parties sous tension doivent être isolées et les masses métalliques reliées à la terre par un conducteur de protection électrique PE impérativement de couleur Jaune/Vert. Le conducteur de protection est relié à une prise de terre dont la valeur résistive détermine le choix du matériel de protection. SECURITE DES BIENS La surcharge Une surcharge est un dépassement significatif (jusqu’à 15 fois) de l’intensité du courant nominal In de fonctionnement. Cette surcharge peut-être momentanée (démarrage moteur par exemple) ou prolongée et dans ce dernier cas il faut intervenir en coupant l’alimentation du circuit en défaut. Il y a deux possibilités pour protéger le matériel d’une surcharge anormale : • Le relais thermique • Le disjoncteur magnétothermique Récepteur 1 Récepteur 2 L1 N PE EDF 4 Le court-circuit C’est une augmentation brutale et importante de l’intensité du courant dans le circuit en défaut. Cette intensité n’est limitée que par la résistance des conducteurs ce qui provoque leur échauffement. La coupure du circuit doit être immédiate (quelques ms). Il y a deux possibilités pour protéger le matériel d’une surcharge anormale : • Le fusible F1 Il est parfois associé au sectionneur : Il permet de séparer le circuit électrique ou la machine de la source d’énergie , de sorte que l’on puisse intervenir sur la partie sectionnée en toute sécurité 2 2. . F Fo on nc ct ti io on ns s C CO ON NV VE ER RT TI IR R & & D DI IS ST TR RI IB BU UE ER R CONVERTIR DISTRIBUER Commande tout ou rien par relais ou contacteur Modulation d’énergie par variateur de fréquence ou hacheur Energie électrique distribuée Energie électrique tension triphasée 400V~ ou monophasée 230V~ ou continue Ordres provenant de la chaîne d'information Energie mécanique disponible Moteur asychrone triphasé ou Moteur à courant continu 5 2 2. .1 1 M Mo ot te eu ur r a as sy yn nc ch hr ro on ne e t tr ri ip ph ha as sé é ( (f fo on nc ct ti io on n C Co on nv ve er rt ti ir r ) ) symbole : Principe de fonctionnement : Un champ magnétique tournant créé par 3 bobines fixées sur le stator du moteur, entraine en rotation le rotor à une vitesse légèrement inférieure (glissement => asynchrone) Caractéristiques électriques Puissance électrique absorbée Pa = √ √ √ √3.U.I.cos ϕ ϕ ϕ ϕ Pa : Puissance électrique absorbée en Watt "W" U : Tension composée (entre phase) en Volt "V" I : Intensité en ligne en Ampère "A" ϕ : Angle de déphasage entre le courant et la tension (donnée constructeur) Puissance mécanique utile Pu = T.Ω Ω Ω Ω Pu : Puissance mécanique utile en Watt "W" T : Couple sur l'arbre moteur en Newton . mètre "N.m" Ω : Vitesse de rotation en Radian / seconde "rad/s" Ω = 2.Π.f Rendement η= Pu/Pa Pu = Pa - Pertes Les pertes sont de trois types : - pertes par effet Joule dans le bobinage - pertes "fer" dans le circuit magnétique - pertes mécaniques essentiellement par frottement Vitesse de rotation Pour la faire varier, il faut agir sur la fréquence (en hertz) de la tension d’alimentation triphasée du moteur. Pour cela on utilise un variateur de vitesse (Barrière sympact). Puissance électrique d'entrée : Pa = √ √ √ √3.U.I.cos ϕ ϕ ϕ ϕ Puissance mécanique de sortie : Pu = T.Ω Ω Ω Ω M 3~ 6 2 2. .2 2 C Co om mm ma an nd de e T TO OR R d du u M Mo ot te eu ur r A As sy yn nc ch hr ro on ne e p pa ar r c co on nt ta ac ct te eu ur r ( (f fo on nc ct ti io on n D Di is st tr ri ib bu ue er r) ) Démarrage direct deux sens de rotation Pour inverser le sens de rotation d'un moteur asynchrone triphasé, il faut inverser le sens de rotation du champ tournant. Ce qui peut être réalisé en inversant deux des trois phases de l'alimentation. Compléter sur le schéma électrique de puissance, les connexions du contacteur KM2 permettant d'inverser le sens de rotation. Compléter sur le schéma électrique de commande les connexions permettant la commande des contacteurs KM1 et KM2 suivant le chronogramme donné avec : S1 bouton poussoir d’arrêt S2 bouton poussoir mise sous tension de KM1 S3 bouton poussoir mise sous tension de KM2 Entourer les deux protections (électrique et mécanique) interdisant la mise sous tension simultanée de KM1 et KM2. Schéma de puissance Schéma de commande Chronogramme 7 2 2. .3 3 M Mo ot te eu ur r à à c co ou ur ra an nt t c co on nt ti in nu u ( (f fo on nc ct ti io on n C Co on nv ve er rt ti ir r ) ) h uploads/Industriel/ chaine-d-x27-energie.pdf