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ÉTUDE DES SYSTÈMES TECHNIQUES INDUSTRIELS AUTOMATIQUE & INFORMATIQUE APPLIQUEE

ÉTUDE DES SYSTÈMES TECHNIQUES INDUSTRIELS AUTOMATIQUE & INFORMATIQUE APPLIQUEE Cours STI Génie Energétique LE MOTEUR ASYNCHRONE Page 2 01-Le Moteur Asynchrone page 2 LA PLAQUE MOTEUR INDICE DE PROTECTION CLASSE D'ISOLEMENT DES ENROULEMENTS ÉTUDE DES SYSTÈMES TECHNIQUES INDUSTRIELS AUTOMATIQUE & INFORMATIQUE APPLIQUEE Cours STI Génie Energétique LE MOTEUR ASYNCHRONE Page 1 01-Le Moteur Asynchrone page 1 RAPPELS SUR LES MOTEURS ASYNCHRONES TRIPHASES Les moteurs asynchrones triphasés à cage comptent parmi les plus utilisés pour l'entraînement des machines. Ces moteurs s'imposent en effet dans un grand nombre d'applications en raison des avantages qu'ils présentent : - robustesse, - simplicité d'entretien, - facilité de mise en oeuvre, - faible coût. Il paraît donc indispensable d'analyser les principes de fonctionnement et de construction de ces moteurs, et d'étudier les principaux dispositifs de démarrage, réglage de vitesse et freinage qui leurs sont associés. CONSTRUCTION COUPLAGE Couplage ETOILE pour un moteur asynchrone 230V/400V alimenté par un réseau 230V/400V Couplage TRIANGLE pour un moteur asynchrone 230V/400V alimenté par un réseau 140V/230V ÉTUDE DES SYSTÈMES TECHNIQUES INDUSTRIELS AUTOMATIQUE & INFORMATIQUE APPLIQUEE Cours STI Génie Energétique LA FONCTION DEPART MOTEUR Page 1 02-La Fonction Départ moteur page 1 ∎ Les moteurs asynchrones Les moteurs asynchrones à cage sont généralement d’un emploi simple, mais leur constitution complexe génère : - des pointes de courant au démarrage (environ 7 à 8 fois la valeur du courant nominal), - un couple important au démarrage, provoquant des chocs sur la mécanique, - une perte d’isolement progressive suivant les cycles de fonctionnement (variation de charge, refroidissement, condensation, …). Souvent installé dans un local mal ventilé ou dans une atmosphère poussiéreuse, humide…, le moteur est relativement exposé et doit donc faire l’objet d’une protection et d’une commande adaptées. ∎ Définition du départ-moteur Par départ-moteur, il faut comprendre protection et commande du moteur. Protection La protection prémunit le moteur contre : - les court-circuits, - les surcharges brusques ou longues, - les démarrages répétés dans un temps réduit qui créent une élévation de température excessive dans le moteur, - les pertes de phase ou les forts déséquilibres entre phases. Commande La commande comprend : - La mise sous tension du moteur : - directement par l’opérateur sur le disjoncteur (disjoncteur-moteur seul) -> la commande est dite manuelle, - à partir de boutons-poussoirs (disjoncteur-moteur associé à un contacteur) -> la commande est dite automatique. - Le sectionnement entre le moteur et le réseau pour établir un isolement de sécurité et autoriser des interventions sur la mécanique. ÉTUDE DES SYSTÈMES TECHNIQUES INDUSTRIELS AUTOMATIQUE & INFORMATIQUE APPLIQUEE Cours STI Génie Energétique LA FONCTION DEPART MOTEUR Page 2 02-La Fonction Départ moteur page 2 ∎ Les cinq fonctions de base d’un départ-moteur Ces fonctions sont le sectionnement, l’interruption, la protection contre les court-circuits, la protection contre les surcharges, la commutation. Le sectionnement Il est nécessaire d’isoler, en tout ou partie, les circuits du réseau d’alimentation de puissance, afin de pouvoir intervenir sur les installations en garantissant la sécurité des personnes. L’interruption Alors qu’une installation est en service, il est parfois nécessaire d’interrompre son alimentation électrique en pleine charge, ceci pouvant faire office d’arrêt d’urgence. La protection contre les court-circuits Afin d’éviter la détérioration accidentelle des installations et des appareillages, les perturbations sur le réseau d’alimentation et les risques d’accidents humains, il est indispensable de détecter les courts-circuits et d’interrompre rapidement le circuit concerné. La protection contre les surcharges Les surcharges mécaniques et les défauts des réseaux d’alimentation sont les causes les plus fréquentes de la surcharge supportée par les moteurs. Cela provoque une augmentation importante du courant absorbé par le moteur, qui conduit à un échauffement excessif, réduisant fortement sa durée de vie, et pouvant aller jusqu’à sa destruction. Il est donc nécessaire de détecter la surcharge du moteur. La commutation Son rôle est d’établir et de couper le circuit d’alimentation du moteur. ÉTUDE DES SYSTÈMES TECHNIQUES INDUSTRIELS AUTOMATIQUE & INFORMATIQUE APPLIQUEE Cours STI Génie Energétique Page 1 LE DEMARRAGE DIRECT / INVERSEUR 03-Le Démarrage Direct Inverseur page 1 EXEMPLE Une perceuse sur colonne Schéma de puissance Schéma de commande Q1 : Sectionneur KM2 : Contacteur F1 : Relais thermique S1 : Bouton poussoir ARU S2 : Bouton poussoir Arrêt S5 : Bouton poussoir Marche ÉTUDE DES SYSTÈMES TECHNIQUES INDUSTRIELS AUTOMATIQUE & INFORMATIQUE APPLIQUEE Cours STI Génie Energétique Page 2 LE DEMARRAGE DIRECT / INVERSEUR Q1 Sectionneur porte fusibles S1 Bouton poussoir Arrêt Q2 Sectionneur porte fusibles S2 Bouton poussoir Marche sens anti- horaire Q3 Sectionneur porte fusibles S3 Bouton poussoir Marche sens horaire KM1 Contacteur 1° sens de rotation KM2 Contacteur 2° sens de rotation F1 Relais thermique M1 Moteur asynchrone triphasé T1 Transformateur 400V / 24V 03-Le Démarrage Direct Inverseur page 2 Une barrière d'entrée pour véhicules Schéma de puissance Schéma de commande ÉTUDE DES SYSTÈMES TECHNIQUES INDUSTRIELS AUTOMATIQUE & INFORMATIQUE APPLIQUEE Cours STI Génie Energétique Page 3 LE DEMARRAGE DIRECT / INVERSEUR 03-Le Démarrage Direct Inverseur page 3 RAISONS DU CHOIX : C'est une solution simple et économique présentant un bon niveau de sécurité pour les opérateurs, ainsi qu'un couple maximal au démarrage. PRINCIPE ET CAS D'UTILISATION ∎ C'est le mode de démarrage le plus simple dans lequel le stator est directement couplé sur le réseau. Le moteur démarre sur ses caractéristiques naturelles. Au moment de la mise sous tension, le moteur se comporte comme un transformateur dont le secondaire, constitué par la cage du rotor très peu résistante, est en court-circuit. Le courant induit dans le rotor est important. Les courant primaire et secondaire étant sensiblement proportionnels, il en résulte un pointe de courant importante sur le réseau : ● I démarrage = 5 à 8 x I nominal, ● le couple de démarrage étant en moyenne C démarrage = 0,5 à 1,5 x C nominal. ∎ Le démarrage direct ne convient que dans les cas où : • La puissance du moteur est faible par rapport à la puissance du réseau (limitation des perturbations dues à l'appel de courant), • La machine entraînée ne nécessite pas une mise en vitesse progressive et comporte un dispositif mécanique (réducteur par exemple) qui évite un démarrage trop brutal, • Le couple de démarrage doit être élevé. En revanche, chaque fois que : • L'appel de courant risque de perturber le bon fonctionnement d'autres appareils branchés sur la même ligne. Ceci en raison de la chute de tension qu'il provoque. • Le confort ou la sécurité des utilisateurs est en cause (cas des escaliers mécaniques par exemple), il devient nécessaire d'utiliser un artifice pour diminuer l'appel de courant ou le couple de démarrage. Le moyen le plus couramment utilisé consiste à démarrer le moteur sous tension réduite. AVANTAGES : • Simplicité de l'appareillage • Couple de démarrage élevé • Démarrage rapide • Prix faible ÉTUDE DES SYSTÈMES TECHNIQUES INDUSTRIELS AUTOMATIQUE & INFORMATIQUE APPLIQUEE Cours STI Génie Energétique Page 4 LE DEMARRAGE DIRECT / INVERSEUR 03-Le Démarrage Direct Inverseur page 4 Courant / Vitesse en démarrage direct Couple / Vitesse en démarrage direct Le courant de démarrage varie proportionnellement à la tension d'alimentation. Le couple de démarrage varie proportionnellement au carré de la tension d'alimentation. Exemple : si la tension est divisée par S3, le courant est sensiblement divisé par S3 et le couple est divisé par 3. ELECTROTECHNIQUE STI GENIE ENERGETIQUE Fiche E01 Systèmes Triphasés I - Tensions Le système est composé de trois phases et d'un neutre. v1, v2, v3 sont les tensions simples, entre phases et neutre (V1 = V2 = V3 = V). u12, u23, u31 sont les tensions composées, entre deux phases (U12 = U23 = U31 = U). 2 1 12 v v u r r r − = 3 2 23 v v u r r r − = 1 3 31 v v u r r r − = Relation entre les valeurs efficaces des tensions simples et composées : V 3 U • = II – Couplages On considère que les trois éléments sont identiques, le système est alors équilibré. a) Couplage étoile En étoile, chaque dipôle est soumis à la tension simple v et est traversé par le courant i. Si le système est parfaitement équilibré, le fil neutre n'est pas nécessaire. b) Couplage triangle En triangle, chaque dipôle est soumis à la tension composée u et est traversé par le courant par phase j. Il n'y a pas de neutre dans le couplage triangle. Relation entre les valeurs efficaces du courant en ligne et du courant par phase. J 3 I • = III – Puissance en triphasé Puissance active : ϕ ⋅ ⋅ ⋅ = cos I U 3 P ou ϕ ⋅ ⋅ ⋅ = cos I V 3 P (W) Puissance réactive : ϕ ⋅ ⋅ ⋅ = sin I U 3 Q ou ϕ ⋅ ⋅ ⋅ = sin I V 3 Q (var) Puissance apparente : I U 3 S ⋅ ⋅ = ou I V 3 S ⋅ ⋅ = (VA) ELECTROTECHNIQUE STI GENIE ENERGETIQUE Fiche E01 Systèmes Triphasés Puissance réactive aux bornes d'un condensateur : C . . U Qc ω uploads/Industriel/ 10-fiches-electrotech.pdf