LYCEE TECHNIQUE PIERRE EMILE MARTIN BOURGES GENIE ELECTROTECHNIQUE

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1 TP LYCEE TECHNIQUE PIERRE EMILE MARTIN BOURGES TET GENIE ELECTROTECHNIQUE Durée : 3 heures Tp SLT IT Schéma des Liaisons à la Terre : I.T. S.T.I. Salle des systèmes Pré-requis : Notion de contact direct et indirect Tension de contact et tension limite conventionnelle en fonction du type de local Matériels qui concourent à assurer la sécurité des personnes et des biens (fusible, disjoncteur et D.D.R.) Période de l année : Deuxième trimestre Centre d'intérêt: Protéger les personnes Conditions de réalisation: Groupe de 2 élèves. Objectif : Valider la conformité de la protection au moyen de manipulations ou de mesurages pertinents. Partie du programme du baccalauréat STI génie Electrotechnique : II Fonction protéger les personnes Moyens mis en oeuvre : Ilot ou maquette Schneider Dossier pédagogique avec le questionnaire Appareils de mesure avec notices explicatives associées A- Présentation générale de l entreprise Cisatol Woippy : Située à la périphérie de METZ, CISATOL WOIPPY est une filiale de SOLLAC au sein du groupe CISATOL WOIPPY USINOR. L entreprise assure le parachèvement sur mesure des aciers plats SOLLAC* pour les marchés européens de l industrie automobile, de l électroménager, de l industrie générale et du second œuvre du bâtiment. Tp SLT IT ClasseTET 1/11

2 * Parachèvement sur mesure des aciers plats : découpe des rouleaux de tôles d acier sous deux formes : Refendus : les rouleaux d une largeur de trois mètres sont découpés dans le sens de la longueur pour former des bobineaux de largeur précise, Feuilles : découpe de feuilles de tôle à des dimensions précises, 1- Moyens de production et de manutention : 4 lignes principales de refendage R1 R3 R4 R5 1 ligne de reprise de refendage R2 2 lignes de mise à plat coupe à la longueur L1 L2 12 ponts roulants 2 semi-portiques 2 locotracteurs 1 tracteur et remorque 4 chariots élévateurs. Une seule partie de l'installation électrique est étudiée: La refendeuse R2 (protégée par Q28) et les bascules (protégées par Q29) sont concernés pour notre étude (voir schéma unifilaire de distribution). Les bascules sont placées à l'extérieur de l'entreprise et la refendeuse est placée à l'intérieur. Tp SLT IT Classe TET 2/11

3 2- Schémas unifilaires de la distribution : Tp SLT IT Classe TET 3/11

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5 B- Problématique Le concepteur de l'installation électrique a choisi un S.L.T. IT Un défaut d'isolement apparaît sur l'un des récepteurs, la personne serait-elle en danger? Pourquoi? C-Généralités Le neutre du transformateur est Isolé de la terre ou Impédant (première lettre I). Les masses métalliques d utilisation des récepteurs sont reliées à la Terre (deuxième lettre T). Dans notre étude, toutes les masses métalliques d'utilisation sont interconnectées. N.B.: Si la résistance de la prise de terre est inférieure à 1Ω, il est conseillé de relier les masses et le neutre à cette prise de terre. Le (CPI) Contrôleur Permanent d Isolement (XM200) signale tout défaut fugitif par un voyant et mémorisation de sa valeur. Le clavier de dialogue permet : - l introduction des seuils (seuil de prévention "Sp" et seuil de défaut "Sd", ils sont signalés par voyants sur la face avant du CPI "XM200"). - affichage de la valeur du défaut fugitif (afficheur numérique 7segments). - introduction des temporisations. Le CPI XM200 injecte entre la terre et le réseau une tension alternative d une fréquence de 2,5 Hz. Tp SLT IT Classe TET 5/11

6 Les détecteurs automatiques " Vigilhom XD301" sont des récepteurs fixes utilisés dans notre cas avec le CPI "XM200". Sans aucune liaison avec celui-ci, et en association avec des tores sur les circuits à contrôler, ils détectent les défauts d isolement. Un voyant signale le défaut d isolement. La détection du défaut est rendue possible par l injection de courant à 2,5 Hz entre le réseau et la terre émis par le CPI "XM200". D- Travail demandé: -Travail préliminaire : Mise en œuvre et réglage du Contrôleur Permanent d Isolement XM200 (voir notice d'utilisation) Réaliser la liaison du CPI. Lire la notice d'utilisation du CPI p7 à 12 Mettre le CPI sous tension en fermant le disjoncteur situé en dessous de celui-ci. Le CPI lance un autotest dès sa mise sous tension, et il est opérationnel au bout de 20 secondes. Au bout de 6 heures, l appareil relance automatiquement un nouvel autotest. Régler les seuils de prévention et d alarme du CPI: le CPI est équipé d un premier seuil dit de prévention afin d informer l utilisateur de la baisse d isolement de son installation. Régler le seuil de prévention Sp à 10 kω. le CPI est obligatoirement équipé d un seuil dit "d alarme" qui prévient l utilisateur du niveau bas de l isolement de son installation. Régler le seuil d alarme Sa à 2 kω. Régler le temps du CPI à 15 secondes. Cette temporisation permet au CPI XM200 de ne pas réagir pour des défauts fugitifs de durée, inférieurs à ce temps. Soigner la présentation Apporter une conclusion pour chaque manipulation Réseau d'alimentation 130/230, 50Hz Tout câblage est réalisé hors tension Analyser le ou les risques électriques. Doit-on utiliser l'equipement de Protection Individuelle? Tp SLT IT Classe TET 6/11

7 Manipulation n 1: Premier défaut d'isolement Un défaut d'isolement franc apparaît sur la refendeuse. Que se passe-t-il? La personne est elle en danger? Travail demandé: A partir du schéma électrique ci-dessous manipulation 1: 1- Représenter, sur le document-réponse, le parcours du courant de défaut Id. 2- Rechercher le schéma électrique équivalent simplifié (source d'alimentation et résistances). N.B.: Pour l'impédance à 50 Hz du CPI, voir notice technique du C.P.I. XM200 p 6 3- Quels appareils de protection vont déclencher? Pourquoi? 4- Mettre hors tension, ouvrir tous les organes de protection de Q1 à Q33, câbler suivant le schéma Tp SLT IT Classe TET 7/11

8 électrique proposé. Régler les valeurs du C.P.I. (Sp = 10kΩ, Sa= 2kΩ et t= 15s). Appeler le professeur pour vérification du montage. 5- Mettre sous tension puis créer le défaut en appuyant sur le poussoir Id3 et mesurer Uc 2, Uc 3 et Ur 23 Observer aussi l'état des voyants des détecteurs de défauts XD301 associés à Q21 et Q22 en appuyant sur le poussoir Id3 plus de 30s. 6- Conclure (en particulier dès l'apparition d'un premier défaut et du rôle du CPI). Manipulation n 2: Premier défaut d'isolement (résistance de défaut variable) Pour des valeurs de résistance de défaut différentes, le Contrôleur Permanent d'isolement va-t-il réagir de la même façon? Travail demandé: A partir du schéma électrique ci-dessous manipulation 2 : 1- Représenter, sur le document-réponse, le parcours du courant de défaut Id. Tp SLT IT Classe TET 8/11

9 2- Rechercher le schéma électrique équivalent simplifié (source d'alimentation et résistances). 3- Mettre hors tension, ouvrir tous les organes de protection de Q1 à Q33, câbler suivant le schéma électrique proposé. Régler les valeurs du C.P.I. (Sp = 10kΩ, Sa= 2kΩ et t= 15s). Ajuster le potentiomètre Rd à 2,2kΩ (valeur maximale). Appeler le professeur pour vérification du montage. 4- Mettre sous tension et diminuer lentement le potentiomètre Rd en observant les voyants lumineux du CPI. Que constatez-vous? A partir de quelle valeur de Rd a-t-on l'alarme? Acquitter la signalisation sonore en appuyant sur le bouton poussoir "arrêt klaxon" sur le CPI XM Conclure (en particulier sur l'impédance de la boucle de défaut). Manipulation n 3: Recherche du premier défaut d'isolement par ouverture des disjoncteurs Le personnel de maintenance est prévenu d'un premier défaut d'isolement. Il ouvre successivement les différents disjoncteurs. Cette technique de recherche de défaut est-elle astucieuse? Travail demandé: A partir du schéma électrique ci-dessous manipulation 3 : Tp SLT IT Classe TET 9/11

10 1- Représenter, sur le document-réponse, le parcours du courant de défaut Id. 2- Rechercher le schéma électrique équivalent simplifié (source d'alimentation et résistances). 3- Mettre hors tension, ouvrir tous les organes de protection de Q1 à Q33, câbler suivant le schéma électrique proposé. Régler les valeurs du C.P.I. (Sp = 10kΩ, Sa= 2kΩ et t= 15s). Ajuster le potentiomètre Rd à une valeur inférieure à 2kΩ Appeler le professeur pour vérification du montage. 4-Mettre sous tension, ouvrir successivement (un seul à la fois et refermer le précédent ouvert) les disjoncteurs Q1, Q21, Q31, Q32, Q22 et Q33. Que constatez-vous au niveau de la signalisation sonore pour chaque ouverture? 5- Conclure (en particulier sur la recherche du premier défaut et la technique utilisée). Manipulation n 4: Recherche du premier défaut d'isolement par injection d'un courant alternatif BF Le personnel de maintenance est de nouveau prévenu d'un premier défaut d'isolement. Le chef d'exploitation lui conseille une autre technique de recherche. En quoi consiste-t-elle et pourquoi est-elle meilleure à la technique utilisée précédemment? Travail demandé: A partir du schéma électrique ci-dessous manipulation 4 : Tp SLT IT Classe TET 10/11

11 1- Représenter, sur le document-réponse, le parcours du courant de défaut Id. 2- Rechercher le schéma électrique équivalent simplifié (source d'alimentation et résistances). 3- Mettre hors tension, ouvrir tous les organes de protection de Q1 à Q33, câbler suivant le schéma électrique proposé. Régler les valeurs du C.P.I. (Sp = 10kΩ, Sa= 2kΩ et t= 15s). Placer la pince du XRM sur le fil de liaison du CPI au Neutre de l installation: régler le potentiomètre associé à la pince utilisée jusqu à obtenir la valeur 19 sur l affichage du XRM (si la valeur est proche de 0 il n'y a pas de défaut sinon un défaut est présent dans le circuit). Appeler le professeur pour vérification du montage. 4- Mettre sous tension puis créer le défaut. Acquitter le défaut par appui sur un bouton poussoir du CPI. 5- Placer la pince du XRM successivement sur chaque liaison en englobant tous les fils, en partant de Q1, puis en descendant vers les récepteurs. Que constatez-vous sur l'afficheur (défaut ou pas?)? 6- Conclure (en particulier sur la technique utilisée pour rechercher le premier défaut). Tp SLT IT Classe TET 11/11