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MAINTENANCE ELECTRIQUE PLANS ET SCHEMAS EN ELECTRICITE MANUEL DE FORMATION Cour

MAINTENANCE ELECTRIQUE PLANS ET SCHEMAS EN ELECTRICITE MANUEL DE FORMATION Cours EXP-MN-SE040 Révision 0 Formation Exploitation Maintenance électrique Plans et Schémas en électricité Manuel de Formation EXP-MN-SE040-FR Dernière Révision: 14/10/2008 Page 2 de 187 MAINTENANCE ELECTRIQUE PLANS ET SCHEMAS EN ELECTRICITE SOMMAIRE 1. OBJECTIFS.....................................................................................................................6 2. INTRODUCTION .............................................................................................................7 3. SCHEMA DE DETAIL......................................................................................................9 3.1. ANECDOTE ..............................................................................................................9 3.2. PRINCIPE DU SCHEMA DE DETAIL .....................................................................10 3.3. COMMENTAIRES SUR LE SCHEMA DE DETAIL ................................................11 4. SCHEMAS DE PRINCIPE .............................................................................................13 4.1. CONVENTIONS D’EXECUTION DU SCHEMA DE PRINCIPE...............................14 4.1.1. Circuits de puissance et circuits de commande :.............................................14 4.1.2. Circuits de puissance ......................................................................................14 4.1.3. Circuits de commande.....................................................................................15 4.1.4. Principes d’identification..................................................................................18 4.1.5. Exercices – les schémas de principe...............................................................19 5. SCHEMAS UNIFILAIRE ................................................................................................26 5.1. PRINCIPES – REPRESENTATION UNIFILAIRE....................................................26 5.2. EXERCICE SCHEMA UNIFILAIRE.........................................................................30 6. SCHEMA BLOCK ..........................................................................................................32 6.1. SCHEMA BLOCK – CHAINE FONCTIONNELLE ...................................................32 6.1.1. Définition .........................................................................................................32 6.1.2. Modélisation d’une chaîne fonctionnelle par schéma block.............................32 6.1.2.1. Règles de construction...............................................................................32 6.1.2.2. Propriétés d’une chaîne fonctionnelle ........................................................33 6.1.2.3. Mnémoniques utilisés pour la modélisation par schéma bloc.....................33 6.1.3. Représentation d’une chaîne fonctionnelle......................................................34 6.2. SCHEMA BLOCK – LOGIQUE DE FONCTIONS....................................................36 7. SCHEMAS DISTRIBUTION TERRE..............................................................................39 7.1. LE SCHEMA GENERAL DISTRIBUTION TERRE ..................................................39 7.2. LES DETAILS DE CONNEXIONS TERRE : ...........................................................40 7.3. LES BOUCLES DE TERRE ....................................................................................42 7.3.1. "Electrical" ground and "mechanical" ground ..................................................43 7.3.2. Distribution domestique...................................................................................44 8. SCHEMAS LOGIQUE....................................................................................................45 8.1. LOGIQUE COMBINATOIRE ...................................................................................45 8.1.1. La variable binaire ...........................................................................................45 8.1.2. Les états logiques ...........................................................................................45 8.1.3. Outils de description d’une fonction logique ....................................................45 8.1.3.1. Le symbole logique : ..................................................................................46 8.1.3.2. Le schéma à contacts ................................................................................47 8.1.3.3. La table de vérité........................................................................................47 8.1.3.4. Le chronogramme......................................................................................48 8.1.3.5. L’équation logique......................................................................................48 Formation Exploitation Maintenance électrique Plans et Schémas en électricité Manuel de Formation EXP-MN-SE040-FR Dernière Révision: 14/10/2008 Page 3 de 187 8.1.4. Le Logigramme ...............................................................................................49 8.1.5. La logique combinatoire ..................................................................................49 8.2. ALGEBRE BINAIRE................................................................................................50 8.2.1. Fonctions binaires de base..............................................................................50 8.2.2. Propriétés de l’algèbre binaire.........................................................................51 8.2.2.1. Développement du théorème de ‘de Morgan’ : ..........................................51 8.2.2.2. Application / exemple avec ‘table de vérité’................................................52 8.2.2.3. Code binaire réfléchi ..................................................................................53 8.2.3. Fonctions binaires composées........................................................................54 8.2.4. Symbolisation des fonctions logiques..............................................................55 8.3. TABLEAUX DE KARNAUGH ..................................................................................56 8.3.1. Introduction......................................................................................................56 8.3.2. Construction du tableau de Karnaugh .............................................................56 8.3.2.1. Tableau à 3 variables.................................................................................56 8.3.2.2. Tableau à 4 variables.................................................................................57 8.3.3. Exemple de simplification d’équation ..............................................................57 8.3.4. Exercices avec tableau de Karnaugh ..............................................................60 8.4. APPLICATION BINAIRE-LOGIQUE-KARNAUGH ..................................................61 8.4.1. A partir du tableau de Karnaugh......................................................................61 8.4.1.1. Pose de l’équation avec tableau de Karnaugh...........................................61 8.4.1.2. Schémas ....................................................................................................61 8.4.2. Application afficheur numérique ......................................................................62 8.4.2.1. Table de vérité : .........................................................................................62 8.4.2.2. Tableaux de Karnaugh :.............................................................................63 8.4.2.3. Schéma logique final..................................................................................64 8.4.3. A partir d’un énoncé ........................................................................................64 8.4.3.1. Définition du cahier des charges................................................................64 8.4.3.2. Représentation par table de vérité .............................................................65 8.4.3.3. Réalisation à l'aide de portes logiques :.....................................................66 8.4.3.4. Simplification mathématique de l'équation .................................................67 8.4.3.5. Simplification de l’équation par tableau de KARNAUGH............................67 8.5. EXERCICES DE LOGIQUE ....................................................................................68 9. GRAFCET......................................................................................................................72 9.1. STRUCTURE SYSTÈME AUTOMATISÉ DE PRODUCTION (SAP) ......................72 9.1.1. La Partie Opérative (PO).................................................................................73 9.1.2. La Partie Relation (PR)....................................................................................73 9.1.3. La Partie Commande (PC) ..............................................................................73 9.2. NOTION DE POINT DE VUE ..................................................................................74 9.2.1. Point de vue système (procédé et processus).................................................74 9.2.2. Point de vue partie opérative...........................................................................74 9.2.3. Point de vue partie commande........................................................................75 9.3. LE MODELE GRAFCET..........................................................................................76 9.3.1. Définitions........................................................................................................76 9.3.2. Éléments graphiques de base.........................................................................76 9.4. REGLES D’EVOLUTION.........................................................................................78 9.5. REGLES DE SYNTAXE..........................................................................................79 9.6. LES RECEPTIVITES...............................................................................................79 9.6.1. Réceptivités associées aux transitions............................................................79 Formation Exploitation Maintenance électrique Plans et Schémas en électricité Manuel de Formation EXP-MN-SE040-FR Dernière Révision: 14/10/2008 Page 4 de 187 9.6.2. Réceptivité toujours vraie ................................................................................79 9.6.3. Front montant et descendant d’une variable logique.......................................79 9.6.4. Réceptivité dépendante du temps ...................................................................80 9.6.5. Valeur booléenne d’un prédicat.......................................................................81 9.7. LES ACTIONS ASSOCIEES...................................................................................82 9.7.1. Action continue................................................................................................82 9.7.2. Action maintenue ou mémorisée.....................................................................84 9.7.3. Action à l’activation et à la désactivation .........................................................84 9.8. COMMENTAIRES...................................................................................................85 9.9. LES STRUCTURES DE BASE ...............................................................................85 9.9.1. Séquence linéaire............................................................................................85 9.9.2. Sélection de séquence ....................................................................................85 9.9.3. Saut d’étapes et reprise de séquence .............................................................86 9.9.4. Séquences simultanées (séquences parallèles) .............................................87 9.10. LES STRUCTURES PARTICULIERES.................................................................88 9.10.1. Étape et transition source..............................................................................88 9.10.2. Étape et transition puits.................................................................................88 9.11. REMARQUES SUR LES LIAISONS ORIENTEES................................................89 9.11.1. Liaison orientée de bas en haut ....................................................................89 9.11.2. Repère de liaison ..........................................................................................89 9.11.3. Cas de la sélection de séquence...................................................................89 9.12. EVOLUTION FUGACE..........................................................................................90 9.12.1. Conséquence d’une évolution fugace sur les assignations ...........................90 9.12.2. Conséquence d’une évolution fugace sur les affectations.............................91 9.13. STRUCTURATION PAR FORCAGE D’UN GRAFCET PARTIEL .........................91 9.14. STRUCTURATION PAR ENCAPSULATION ........................................................93 9.14.1. Définition .......................................................................................................93 9.14.2. Symbolisation et description..........................................................................93 9.14.3. Exemple de lien d’activation..........................................................................96 9.14.4. Exemple d’encapsulation...............................................................................97 9.15. STRUCTURATION PAR MACRO-ETAPES..........................................................98 9.16. STRUCTURATION PAR GRAFCET DE TACHES ET/OU SOUS-PROGRAMME99 9.17. GRAFCET : MISE EN OEUVRE ...........................................................................99 9.17.1. Mode de fonctionnement...............................................................................99 9.17.2. Construction de la structure.........................................................................100 9.17.2.1. Identification immédiate d’une structure grafcet.....................................100 9.17.2.2. Analyse des comportements..................................................................100 9.17.2.3. Coordination des tâches.........................................................................101 9.17.3. Report des actions.......................................................................................101 9.17.4. Report/détermination des réceptivités .........................................................101 9.17.5. État initial, situation initiale, lancement de production .................................101 9.17.6. Arrêt du système et retour à l’état initial ......................................................101 9.17.7. Structure de coordination des tâches ..........................................................102 9.17.7.1. Introduction ............................................................................................102 9.17.7.2. Caractérisation d’une tâche....................................................................102 9.17.7.3. Représentation d’une tˆache à l’aide du grafcet.....................................102 9.17.7.4. Méthodologie d’établissement d’un grafcet de coordination des tâches 102 9.17.8. Application / exercice...................................................................................103 Formation Exploitation Maintenance électrique Plans et Schémas en électricité Manuel de Formation EXP-MN-SE040-FR Dernière Révision: 14/10/2008 Page 5 de 187 10. SCHEMAS AUTOMATES..........................................................................................104 11. ORGANIGRAMME - LOGIGRAMME.........................................................................105 12. SCHEMAS DOMESTIQUES......................................................................................108 12.1. STRUCTURE D’UNE INSTALLATION DOMESTIQUE.......................................109 12.1.1. L’alimentation ..............................................................................................109 12.1.2. Les schémas dans le domestique ...............................................................111 12.1.2.1. Le plan architectural...............................................................................111 12.1.2.2. Exercices................................................................................................113 12.1.2.3. L’unifilaire (architectural) ........................................................................114 12.1.2.4. Le schéma de détail / schéma multifilaire...............................................115 12.1.2.5. Le schéma développé / schéma de principe ..........................................116 12.1.2.6. Le schéma unifilaire ...............................................................................117 12.2. LES DIFFERENTS TYPES DE CIRCUITS .........................................................119 12.2.1. Exercices sur les symboles .........................................................................120 12.2.2. Le S.A. - Simple Allumage...........................................................................121 12.2.3. Le D.A. - Double Allumage..........................................................................121 12.2.4. Le V & V - Va et Vient.................................................................................122 12.2.5. Commutateur – Sélection de circuits...........................................................123 12.2.6. Le télérupteur ..............................................................................................123 12.2.7. La minuterie.................................................................................................125 12.2.8. Les montages « fluos » ...............................................................................127 12.3. MISE EN ŒUVRE...............................................................................................128 12.3.1. La prise de terre ..........................................................................................128 12.3.2. La distribution de la terre dans l’habitation ..................................................128 12.3.3. Le tableau de distribution ............................................................................130 12.3.4. Les différents circuits...................................................................................131 12.3.4.1. Les lignes spécialisées...........................................................................131 12.3.4.2. Les lignes normales. ..............................................................................131 12.3.5. Quelques règles à suivre.............................................................................131 12.3.6. Le câblage des circuits................................................................................132 13. EXEMPLE DE LECTURE DE SCHEMA....................................................................134 14. GLOSSAIRE..............................................................................................................169 15. SOMMAIRE DES FIGURES......................................................................................170 16. SOMMAIRE DES TABLES ........................................................................................174 17. CORRECTION DES EXERCICES.............................................................................175 Formation Exploitation Maintenance électrique Plans et Schémas en électricité Manuel de Formation EXP-MN-SE040-FR Dernière Révision: 14/10/2008 Page 6 de 187 1. OBJECTIFS A l’issue de cette présentation, l’électricien (ou le futur électricien) sera à même d’interpréter les différentes méthodes de représentation des schémas électriques et plus spécifiquement il pourra : Utiliser les différents types de plans et schémas électriques à bon escient Associer un jeu de plans / schémas pour étudier / dépanner une installation Identifier les éléments et composants d’un schéma Différencier, choisir le schéma à utiliser Interpréter une séquence logique Interpréter une séquence combinatoire Définir les symboles à utiliser en fonction du type de schéma électrique Expliciter le choix d’un symbole sur un plan Exposer le pourquoi de l’utilisation de normes de représentation Associer type de norme avec type de symbole Respecter la symbolisation en créant des plans et schémas électriques Connaître non seulement le domaine (purement) électrique mais les familles associées et apparentées telles que l’instrumentation, le pneumatique, l’hydraulique, l’électronique, les systèmes, etc… Être prêt à former des non électriciens pour la représentation schématique électrique Formation Exploitation Maintenance électrique Plans et Schémas en électricité Manuel de Formation EXP-MN-SE040-FR Dernière Révision: 14/10/2008 Page 7 de 187 2. INTRODUCTION Il existe de nombreuses possibilités pour « montrer» comment fonctionne un circuit, un réseau, une distribution électrique. Dans tus les cas, ce sera un schéma (ou plan) électrique utilisant des symboles (normalisés !) afin de représenter tout ou partie de l’installation électrique considérée. Cette installation électrique existe ou doit exister, que faut-il donc impérativement : il faut un schéma pour réaliser, comprendre, modifier, dépanner cette même installation. Mais quel type de schéma faut-il donc ? Nous allons voir ci-après les principaux types utilisés DIFFERENT TYPES DE SCHEMAS ELECTRIQUES : Schéma de détail : (wiring and connecting diagram) Il montre toutes les connexions existantes entre les différents éléments d’une installation électrique. Schéma de principe : (schematic diagram) Pour permettre au lecteur de séparer, suivre chaque étape, chaque niveau d’opérations (séquentielles) successives depuis la première action (initiation) jusqu’à « l’acte final ». Schéma unifilaire : (one-line diagram) Simplification d’une distribution basse et/ou haute tension afin de montrer une « vue d’ensemble » de l’installation. Schéma block : (block diagram) C’est un schéma « simplifié » montrant les étapes ou la description d’un fonctionnement lorsqu’il n’est pas nécessaire d’aller dans le détail Logigramme : Cela ressemble (un peu) à un schéma block. Utilisé (souvent) comme outil de dépannage montrant les différentes possibilités de dysfonctionnent et les « initiatives » à prendre, les « directives » à suivre suivant les possibilités, les occurrences et événements dans le déroulement d’une séquence. Formation Exploitation Maintenance électrique Plans et Schémas en électricité Manuel de Formation EXP-MN-SE040-FR Dernière Révision: 14/10/2008 Page 8 de 187 Schéma de terre : (earthing diagram) C’est un schéma qui est bien souvent oublié après la construction du site ; uploads/Ingenierie_Lourd/ exp-mn-se040-fr-r0-plans-et-schemas.pdf