Cours sur les moteurs et variateurs de vitesse

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1 Motorisation Motorisation... Cours sur les moteurs et variateurs de vitesse... Les moteurs... Les moteurs asynchrones... Moteur et sens de Marche... Le moteur triphasé : Schéma de puissance en triphasé... Variateur CC V sens de marche (partie commande, partie puissance)... Variateur de vitesse V CC avec sens de marche... Variateur sens de marche avec vitesses... Le cas de l altivar 0... Avec Automate... Variateur triphasé sens de marche, une vitesse par potentiomètre. Pas de sortie analogique... Variateur triphasé sens de marche avec sortie analogique... Variateur ATV0 avec vitesse préréglée... Exercice... Sujet...

2 Cours sur les moteurs et variateurs de vitesse Altivar sans automate avec relais pour sens de marche Altivar avec automate pour les sens de marche. Idem avec vitesses (Maxi et potentiomètre), puis à l aide d un relais. Idem avec vitesses et potentiomètres. (Utilisation d un relais avec NO et NF)

3 Les moteurs Les moteurs asynchrones GENERALITES Le moteur asynchrone représente 0% des moteurs utilisés industriellement, étant donné leur simplicité de construction et leur facilité de démarrage. D'autre part à puissance égale, c'est le moteur le moins cher. Il ne nécessite pas de source de tension particulière puisqu'il fonctionne sous la tension réseau. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT En alimentant bobines identiques décalées de 0, par une tension alternative triphasée, on produit champs magnétiques alternatifs. Les champs magnétiques alternatifs produit se composent pour former un champ tournant à l'intérieur du rotor. Ce champ tournant crée dans le circuit électrique du rotor des courants induits qui provoquent une force magnétomotrice qui entraîne le rotor en rotation. Couplage de la plaque à bornes ) La plaque à bornes Il y a deux possibilités pour coupler les trois enroulements du moteur ) Le couplage étoile

4 )- Le couplage triangle ) Choix du couplage Le choix du couplage va dépendre des informations de la plaque signalétique : 0V Triangle / 0V Y : Il suffit d exécuter le couplage triangle si le réseau est de 0V entre phase ou Y s il est de 0V 0V /0V : La tension la moins élevée correspond à la tension maximale que peut supporter un enroulement. Dans notre cas les enroulements peuvent supporter au maximum une tension de 0V On devra donc adapter le couplage du moteur en fonction du réseau. Réseau 0V : Couplage Y, tension enroulement = 0V Réseau 0V : Couplage Triangle, tension enroulement = 0V On trouve sur la plaque signalétique du moteur différentes informations :

5 Moteur et sens de Marche Dans les cas on a une alimentation d'un moteur courant continu. Un BP marche et un BP arrêt (voir BP marche et arrêt) sont utilisés dans les cas. Les relais moteur (appelé KMi, avec i l'indice du relais). On sépare la commande de la puissance (Commande en VCC ou VAC et la puissance en VCC, VCC, 0VCC). Les sécurités électrique (Thermique, Fusible,...) ne sont pas représentés. Schéma de Gauche: Un sens de marche Alimentation du relais classique avec arrêt prioritaire. Un contact du relais NO maintient le signal. contacts de puissance du relais permettent l'alimentation du moteur Arrêt Marche A KM A Arrêt Avant A KM A km0 km0 Arrêt Arrière A KM A km CC /L km Valeur /T /L /T M CC /L km Valeur /T /L /T M Moteur CC sens /L km Valeur /T Moteur CC sens /L /T Schéma de droite: Deux sens de marche Utilisations de relais monostable. Sécurité mécanique et électrique présent au niveau du relais. On niveau de la puissance pour inverser le sens de rotation, on inverse phases moteur. Question sens de marche : Comment faire le même schéma avec un BP arrêt comportant qu un seul contact NF? Proposer une sécurité électrique pour éviter les sens de marche.

6 Le moteur triphasé : Schéma de puissance en triphasé Sectionneur Protection contre les courts circuits Le sectionneur consiste à isoler électriquement une installation et son réseau. C est un appareil mécanique manœuvrable par un opérateur, qui ne doit pas être manœuvré en charge. Le fusible qui réalise une protection phase par phase qui interrompent le courant par fusion, (montée brutal de l intensité) ils ont montées sur un porte fusible. Leur calibre doit être immédiatement supérieur au courant pleine charge du circuit. (dés que vous avez un fusible dans un projet pour pouvez vous attendre à l oral à la question, quel calcul avez vous fait pour déterminer son calibre) Les disjoncteurs magnétiques :Non destructif par rapport au fusible, plus cher et réagi plus rapidement qu un fusible pour de faible intensité. Protection contre les surcharges Les relais thermique permettent d éviter une surcharge du moteur en intensité qui provoque son échauffement, et limite sa durée de vie. Par exemple une augmentation de 0 C par rapport à la température définie par sa classe réduit sa durée de vie de 0%. Le principe utilisé est la dilatation d un bilame métallique qui libère une came. (on peut être amené à court-circuités le relais dans la phase de démarrage ou l on à un pic d intensité) Mode de réarmement: Auto ou Manuel. Peut aussi être associé à un contact. Courbe de déclenchement d un disjoncteur moteur: La protection thermique et la protection contre les courts-circuits n ont pas le même domaine de validité comme on peut le constater sur ce graphe. Le contacteur électromagnétique tout ou rien Appareil mécanique de connexion commandé par un électroaimant. Lorsque la bobine est alimentée, le contacteur se ferme.

7 Exemple d association de base Le schéma de puissance Coté gauche: Un schéma réalisant les fonctions de base soit le sectionnement, la protection contre les courts-circuits, protection contre les surcharges et la commutation. Côté droit: Voici un exemple d appareil multiple. Les même fonctions sont réalisés mais à l aide d un disjoncteur moteur, qui réalise fonctions.

8 La schématisation illustré

9 Le schéma de commande Coté gauche Par commutateur avec un sens de marche avec les éléments suivants: Disjoncteur Q Fusible F (symbole: décrochage automatique) Commutateur S Relais KM. Coté droit Schéma de commande à sens de rotation avec verrouillage électrique et mécanique. L enclenchement se fait par bouton poussoir S et S, l arrêt est réalisé par S. La commande par commutateur est admissible seulement pour des machines non dangereuse (pompes, climatiseurs). Dans tous les autres cas, utiliser une commande manuelles par boutons poussoirs à impulsion comme sur la figure de droite. Le Variateur de vitesse (Altivar de télémécanique) KM: Contacteur de mise sous tension; KA: Relais pour la commande de la marche avant; KA: Relais pour la commande de la marche arrière; P et P potentiomètre permettant de régler la vitesse des deux sens de marche. (Les potentiomètres fournissent une tension en E variant de 0 à 0V) Petit exercice associé : Voici la symbolisation d un module de sortie TOR d un automate. Celui ci commande notre variateur de vitesse.

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11 Variateur CC V sens de marche (partie commande, partie puissance) K ( 0 - G ) arret m A K A T VarCC Sens à respecter Enroulement Secondaire Non Utilisé Commande d'arrêt V 0V Enroulement moteur Consigne [0 à +V] L L U V U" V" Pl Stop +0V Input +V alt + F alt - Pdd Valeur pont de diode rond P Valeur M M ( 0 K - G )

12 Variateur de vitesse V CC avec sens de marche NO NC P( 0 - G ) ( 0 - I ) K ( 0 - Q ) arret MAV A K A K ( 0 - K ) NO NC ( 0 - I ) ( 0 - I ) P( 0 - F ) MAR A K A T VarCC Sens à respecter Enroulement Secondaire Non Utilisé Commande d'arrêt V 0V Enroulement moteur Consigne [0 à +V] L L U V U" V" Pl Stop +0V Input +V alt alt + - F P Valeur Pdd Valeur pont de diode rond /L /L /L /L K ( 0 - K ) K K ( 0 - K ) ( 0 - K ) K /T /T /T /T ( 0 - K ) M M

13 Variateur sens de marche avec vitesses Altivar Télémécanique L L L U V W PL FW RW NO NCNO NC ( 0 - K )( 0 - L ) 0v 0 I/O 0v T U V W KM KM KM KM M ~ M alt alt Pdd pont de diode rond Valeur P P - + A A EV KM ( 0 - I ) A KM ( 0 - I ) A C0 Abr. 0 C C C Sorties TOR Ox,y C, 0 C, O0,0 : Sortie pour une électrovanne de distributeur O0, et O0, : Marche avant et marche arrière. O0, et O0, : Sélection des vitesses

14 Le cas de l altivar 0 Variateur faible puissance (0. à kw) () Contact du relais de sécurité, pour signaler à distance l'état du variateur (Ouvert en cas de défaut) Les réglages par défaut sont : LI: Sens Avant LI: Sens Arrière LI/LI: vitesses présélectionnées: Vitesse = Consigne sur AI (LI=0, LI=0), Vitesse = SP (LI=, LI=0), Vitesse = SP (LI=0,LI=), Vitesse = HSP (LI=, LI=). Rappel : La vitesse maxi est obtenue pour une fréquence de 0Hz. Exercice : Réaliser un grafcet donnant les vitesses les unes après les autres dans un sens, puis un retour en vitesse lente. Proposer le même grafcet avec une sortie analogique. Voir sujet 00 : Fichier U-res.pdf pour choix des composants et réglage de paramètres. Faire un travail sur un moteur de 0kW par exemple

15 Avec Automate Variateur triphasé sens de marche, une vitesse par potentiomètre. Pas de sortie analogique L L Altivar L Télémécanique U V W PL FW RW 0v 0 I/O 0v P Valeur U V W M ~ M C0 0 C C Sorties Tsx C, Sorties 0 Variateur triphasé sens de marche avec sortie analogique Q Arrêt moteur Dcy L L L Altivar Télémécanique Marche Avant, Vitesse 0% O0,0 et OW,0 Fin course avant U V W PL FW RW 0v 0 I/O 0v Marche arrière, vitesse 00% O0, et OW,0 U V W fin course arrière M ~ M C0 Abr. 0 C C C Sorties TOR Ox,y C, 0 C, Analogique + - Sorties Analogiques Abr. 0 V 0V V V I0,0 0 I0, I0, Entrées Automates Type PNP I0, I0, I0, I0, I0, 0V V

16 Variateur ATV0 avec vitesse préréglée Arrêt moteur Dcy Marche Avant, Vitesse 0% O0,0 et OW,0 + LI+LI T/x/s Marche avant, vitesse 0% O0,0 et OW,0 +LI + LI t/x/s Marche Avant, Vitesse 00% O0,0 et OW,0 +LI+LI Fin de course avant Marche arrière Vitesse sortie analogique O0, Fin course retour Variateur de vitesse altivar 0 avec sorties analogiques TSX Plusieurs vitesses préenregistrées (0%,0%,00%) selon le tableau suivant: 0%:LI= LI=0 0%:LI=0 LI= 00%:LI= LI= le retour: LI=LI=0 (Consigne sur Com AI +) LI: O0,0 Marche Avant LI: O0, Marche Arrière LI & LI: O0, et O0, : Selection vitesse Terre L L RA RC LI LI LI LI + ATV0 Terre U V W COM AI AI + 0 A0 U V W M ~ M C0 Abr. 0 C C C Sorties TOR Ox,y C, 0 C, Analogique + - Sorties Analogiques Abr. 0 V 0V V V I0,0 0 I0, Entrées Automates Type PNP I0, I0, I0, I0, I0, I0, 0V V Le postérieur X X X O0,0 O0, OO, X X 000->OW,0 X X O0, X

17 Exercice Réaliser le câblage réalisant les conditions suivantes: Variation de vitesse sur la gamme de fréquence 0 à 0Hz via l'automate. sens de marches (Marche Avant et Arrière) commandé par l'automate. Moteur triphasé 0V, l'alimentation est en monophasé. Un relais de sécurité doit être mis en place, relais de sécurité commandé par un ARU et un bouton marche. L'automate doit être informé de l'état du relais de sécurité et doit pouvoir le cas échéant désarmé celui ci. Ce relais de sécurité est donc indépendant de l'automate. Un sectionneur général doit être mis en place. Altivar Télémécanique L L L U V W PL FW RW 0v 0 I/O 0v C0 Abr. 0 C C C Sorties TOR Ox,y C, 0 C, Analogique + - Sorties Analogiques Abr. 0 V 0V V I0,0 V 0 I0, I0, Entrées Automates Type PNP I0, I0, I0, I0, I0, 0V V Sujet Câblage d un variateur de vitesse spécifique avec des entrées automates TOR. On se propose d'élaborer le schéma électrique de commande du variateur. Données Marque Leroy Somer type FMV0 Ce variateur permet d'obtenir fréquences différentes de rotation.

18 Ces fréquences sont réglées en usine, et non accessible par l'opérateur. Les fréquences retenues sont: Une fréquence rapide de % de N maxi; réglage sur potentiomètre externe accessible. Une fréquence lente 0% de N maxi Marche / Arrêt commandé par le contact O,0 Fréquence lente est obtenue lorsque le contact O, est ouvert. Fréquence rapide est obtenue lorsque le contact O, est fermé. En cas de surcharge, il est impératif de provoquer l'arrêt normal du variateur afin de protéger le moteur. (Schéma du variateur associé à l'automate)