RAPPORT DE STAGE TECHNICIEN. Dans la société KAFIK

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1 République Tunisienne Ministère de l Enseignement Supérieur de la Recherche Scientifique et de la Technologie Université du 7 Novembre à Carthage RAPPORT DE STAGE TECHNICIEN Effectuer le 01 juillet au 01 aout 2010 Dans la société Rue Garet Hadid 9100 Sidi Bouzid. Réalisé par : HAMDI Wassim Encadré par : Mr. SNIHA Kamel Année Universitaire

2 Sommaire Remerciement... 3 Chapitre I Introduction... 4 Chapitre II Présentation du stage Objectifs Déroulement Présentation de la société... 6 Chapitre III Réalisation de l armoire électrique Schémas électriques Choix & description du matériel Chapitre IV Les types de démarrage Démarrage direct Démarrage étoile-triangle Chapitre V Elaboration de l armoire Armoires Préparation du Châssis : Câblage : Essai : Conclusion Annexe Bibliographie

3 Remerciement Avant de rédiger ce rapport, je tiens à remercier toutes les personnes ayant contribuées au bon déroulement de mon stage. Au terme de ce travail je tiens à remercier vivement mon encadreur Mr. SNIHA Kamel: pour son encadrement, son disponibilité et ses précieux conseils qu il m a prodigué le long de mon stage malgré ses occupations. Qu il trouve ici l expression de ma haute considération et mon respect. Il est indispensable de ne pas rater cette occasion pour exprimer ma gratitude et mon respect à tous professeurs de l Ecole Supérieur de Technologie et d Informatique au Charguia 2 Tunis Carthage qui ont contribué à ma formation solide. J espère que serai à la hauteur de la confiance et je les remercie vivement pour la sollicitude qu ils m ont procurée et pour l intérêt qu ils ont accordé à mon travail. 3

4 Chapitre I Introduction Etant en 2ème année Licence Appliquée en électronique, automatisme et mécatronique et face aux exigences de la vie professionnelle, j ai été conduit à accomplir un stage d initiation, pour concrétiser ma formation. J ai effectué ce stage dans la société. Ce stage avait pour but de me permettre d entrer en contact avec mon futur métier, de me découvrir de manière pratique et, de ce fait, de se rendre compte de ce que représente concrètement le travail dans une entreprise. Dans ce rapport, je tiens à présenter la société où j ai effectué mon stage, ses activités et son fonctionnement et dans lequel j essaie de bien définir le cadre de mon travail et de couvrir le déroulement de mon stage en décrivant les activités et les tâches que j ai effectuées. L élaboration de ce rapport a pour principale source les différents enseignements tirés de la pratique journalière des tâches auxquelles j étais affecté. Enfin, les nombreux entretiens que j ai pu avoir avec mon encadreur de la société m ont permis de donner une cohérence à ce rapport. Chapitre : Introduction 4

5 Chapitre II Présentation du stage 1. Objectifs Dans le cadre de la formation de deuxième année de licence applique en automatisme et mécatronique, chaque étudiant doit effectuer un stage en entreprise. Ce stage a pour but : De permettre au professeur d acquérir une expérience professionnelle. De tester ses possibilités d adaptation personnelle. De mettre en pratique et de développer ses connaissances. Pour ma part, l objectif principal de mon stage était l étude des différents types des moteurs, le démarrage direct et étoile-triangle et les composants des armoires. 2. Déroulement Mon stage s est effectué sur une durée de quatre semaines durant le mois de juillet J ai travaillé au sein de l entreprise située au Rue Garet Hadid 9100 Sidi Bouzid. Au cours de ce stage, j ai pu m intéresser à réaliser les armoires électriques. Pour me permettre de travailler dans de bonnes conditions, il a été mis à ma disposition le matériel nécessaire à mon étude, dans un laboratoire d essais en électrotechnique. Plus largement, ce stage a été l opportunité pour moi d appréhender des compétences pratiques pour les exploiter dans ma vie professionnelle, les meilleurs méthodes de câblage, le principe de régulation et la nécessité de travailler en groupe et s intégrer dans le staff de la société pour une qualité de travail meilleur. Chapitre : Présentation du stage 5

6 Chapitre : Présentation du stage ESTI Durant ces quatre semaines, mon stage s est fait suivant la progression suivante : Semaine 1 : Observation des relations professionnelles. Semaine 2 : Assistance aux différentes étapes de fabrication. Semaine 3 : Application d un exemple d armoire de commande. Semaine 4 : Installation d une armoire de commande d un système de démarrage direct et étoile-triangle. 3. Présentation de la société est une société de conception, réalisation et maintenance des armoires électriques, jusqu à l installation, la mise en route et le service après-vente. Raison sociale : Adresse : Rue Garet Hadid 9100 Sidi Bouzid. Nom et qualité du responsable due la société : SNIHA Kamel, gérant. Téléphone : (+216) sniha@planet.tn 6

7 Chapitre III Réalisation de l armoire électrique Pour réaliser une armoire électrique, on doit faire la conception avant de passer à la confection (voir figure 1). La conception, c est la planification de l armoire et la schématisation du plan électrique (circuit de puissance, circuit de commande et circuit de signalisation ). La confection, c est l assemblage de composants dans le châssis de l armoire à partir des plans et schémas. Figure 1 : Les étapes d élaboration de l armoire 1. Schémas électriques L hors de la validation d une affaire, les ingénieurs passent à la réalisation du schéma selon les besoins du client et en respectant les normes internationales de traçage par Chapitre : Réalisation de l armoire électrique 7

8 ordinateur à l aide du logiciel de graphique «QElectroTech » qui peut tracer les différents circuits : Circuit de puissance. Circuit de commande. Circuit de signalisation. a. Circuit de puissance Ce plan électrique démontre la liaison entre les composants électrique à partir de l alimentation comme le disjoncteur général, les disjoncteurs moteurs, les fusibles et les contacteurs. La figure 2 c est le plan de démarrage direct de moteur M2. La figure 3 c est le plan de démarrage étoile-triangle de moteur M1. Figure 2 : circuit de puissance de démarrages direct b. Circuit de commande & signalisation : Figure 3 : circuit de puissance de démarrage étoile-triangle La commande est effectuée par des boutons poussoirs (S01, S02, S11, et S12). Une impulsion sur le bouton poussoir MARCHE (S12) met la bobine de KM4 sous alimentation qui démarre en direct le moteur de tapis roulant M2. Une surcharge sur F2 ou une impulsion sur S11 met le moteur au repos. Chapitre : Réalisation de l armoire électrique 8

9 Une impulsion sur le bouton poussoir MARCHE (S02) active KM1 qui démarre en étoile-triangle le moteur du broyeur M1. La temporisation travail de KM1 laisse KM2 alimenté pendant quelques secondes (KM2 couple le moteur en étoile) A la fin de la temporisation, KM2 est mis au repos et KM3 au travail (KM3 couple le moteur en triangle). Une surcharge sur F1, ou une impulsion sur le bouton poussoir S01, met toutes les bobines du contacteur au repos qui entraine l arrêt du moteur. L arrêt d urgence : Elle est reliée par la bobine mixte de disjoncteur général. L action sur le bouton d arrêt d urgence va déclencher le disjoncteur général qui coupe l alimentation dans toutes le circuit met les deux moteurs au repos. Nous pouvons noter qu'un contact de KM3 interdit la mise sous tension de KM2 (ce dispositif est un ou exclusif appelé verrouillage électrique). Figure 4 : Circuit de commande & signalisation. Les voyants lumineux «V11, V12, V21 et V22» : Chaque bouton poussoir allumer par l un des voyant et elles sont aussi indiquer la mise sous tension de l installation. Les voyants VM1 et VM2 : Le voyant VM1 s allument lorsque KM1 déclencher elle indique que le moteur de broyeur fonctionne. Le voyant VM2 s allument lorsque KM4 déclenche elle indique que le moteur de tapis roulant fonctionne. Les voyants de sécurité V01 et V02 : Un voyant oranger V01 indique que la porte de l armoire fermer (fonctionnement en sécurité). Et un voyant rouge V02 indique que la porte ouvert. Chapitre : Réalisation de l armoire électrique 9

10 a. Fusibles 2. Choix & description du matériel En électricité et électronique, un fusible est un organe de sécurité dont le rôle est d'interrompre le courant électrique dans le circuit électrique qu'il protège en cas de défaut. Le courant demandé par le circuit électrique traverse entièrement le fusible, lorsque le courant dépasse une valeur spécifique pendant un temps précis, la partie conductrice du fusible fond et ouvre le circuit. L'ouverture interrompt de courant protégeant le circuit contre les conséquences néfastes de la surintensité (échauffement allant facilement jusqu'à l'inflammation des matériaux inflammables au contact ou à proximité du circuit) provoquant couramment des incendies. Par contre, il ne protège en aucun cas les personnes contre les électrocutions, un courant trop faible pour être surveillé par un fusible peut être dangereux pour une personne ou un animal. Étant relativement lent, le fusible ne protège généralement pas les semi-conducteurs qui, plus fragiles, sont détruits avant que le fusible ne se déclenche. Cependant, il limite efficacement la propagation de la panne. Fusible verre Quelques fusibles utilisés dans les appareils électroniques fusible HT 16 A Figure 5 : des fusibles Il existe principalement 3 types de fusibles : Le fusible à usage général (fusible gg) offrant une protection contre les surcharges et les courts-circuits. Le fusible accompagnement moteur (fusible am) qui est utilisé pour la protection contre les courts-circuits uniquement. Le fusible à fusion ultra-rapide pour la protection des semi-conducteurs. Chapitre : Réalisation de l armoire électrique 10

11 b. Contacteurs & contacts auxiliaires Un contacteur est un appareil électrotechnique destiné à établir ou interrompre le passage du courant, à partir d'une commande électrique ou pneumatique. Ils sont utilisés afin d'alimenter des moteurs industriels de grande puissance (plus de 0,5 kw) et en général des consommateurs de fortes puissances. Ils possèdent un pouvoir de coupure important. Ils sont aussi utilisés en milieu domestique pour alimenter des appareils électriques comme le chauffage ou le chauffe-eau, car les organes de commande (thermostat, interrupteur horaire et autres contacts de commande) risqueraient d'être rapidement détériorés par le courant trop important. Un contacteur est constitué par : Des pôles principaux de puissance. Des contacts Une armature fixe et un autre mobile. Un ressort de rappel. Un circuit magnétique feuilleté de manière à réduire les pertes par courant de Foucault. Une bobine. Une "spire de frager" ou "bague de déphasage" qui évite les. Figure 6 : Symbole d'un contacteur Il est possible d'adjoindre des contacts auxiliaires supplémentaires aux contacteurs, via le montage d'un bloc additif. Ce bloc peut comporter des contacts NO, NC (voir figure 7) ou temporisés (voir figure 9). On trouve en général une association de 2 NC + 2 NO par bloc additif. Les blocs de contacts temporisés comportent en général deux contacts : NC et NO. Figure 7 : Blocs de contacts auxiliaires temporisés Chapitre : Réalisation de l armoire électrique 11

12 Le choix d'un contact auxiliaire est fonction de la nature (temporisés ou instantanés), le nombre des contacts (NC + NO ou 2 NC + 2 NO) et de la valeur de la tension du réseau, de la puissance installée. c. Sectionneurs Le sectionneur est un appareil de connexion qui permet d'isoler un circuit pour effectuer des opérations de maintenance, de dépannage ou de modification sur les circuits électriques qui se trouvent en aval. Il peut être considéré comme un appareil de connexion et/ou de raccordement mais jamais comme un appareil de protection. Il ne faut pas confondent "le sectionneur" et "le sectionneur porte fusibles". Ce dernier assure les fonctions d'isolement par le sectionneur et de protection par les fusibles. Figure 8 : Sectionneur Figure 9 : Symbole d'un sectionneur Le sectionneur est caractérisé par : Le nombre de pôles. La valeur de la tension assignée. Le courant assigné. Le ou les contacts auxiliaires. La nature de la commande. Le terme de pôle peut être remplacé dans certains ouvrages par : Les pôles de puissance. Les contacts de puissance. Les contacts principaux. Le sectionneur peut être verrouillé par un cadenas en position ouverte. C est une sécurité lorsque des personnes travaillent sur un circuit, en aval du sectionneur. Figure 10 : Sectionneur verrouillé par un cadenas Chapitre : Réalisation de l armoire électrique 12

13 d. Disjoncteurs générales & différentiels Le disjoncteur est un appareil électromagnétique capable d établir, de supporter et d interrompre des courants. Dans des conditions normales, mais surtout dans celles dites anormales, c est-à-dire : surcharge ou court-circuit. Après élimination du défaut, il suffit de le réarmer par une action manuelle sur la manette. Le choix d'un disjoncteur général : Le pouvoir de coupure. Le courant nominal. De par ses caractéristiques, un disjoncteur est l appareil de protection essentiel d un réseau à haute tension, car il est seul capable d'interrompre un courant de court-circuit et donc d'éviter que le matériel soit endommagé par ce court-circuit. Le disjoncteur différentiel à courant résiduel Figure 11 : Disjoncteur différentiel c est l assemblage d un disjoncteur magnétothermique et d un bloque différentiel utilisée pour la protection combinée : Protection du circuit contre les surintensités dues aux surcharges ou aux courts circuits. Protection du l être humain contre les contacts indirects (fuites de courants à la terre). Son fonctionnement est très simple : chaque conducteur passe dans un tore magnétique, formant ainsi des champs électromagnétiques de force identique et en opposition qui s'annulent. En cas de différence, d'où son nom de différentiel, le champ électromagnétique résultant actionne un dispositif qui coupe immédiatement le courant. En fonctionnement normale, les courants de toutes les phases sont égaux. Si une installation présente un défaut d'isolement, le courant qui entre dans l'installation n'a pas la même intensité que celui qui en sort. Si le courant de fuite est plus faible que la valeur de fonctionnement des disjoncteurs placés dans le circuit, le défaut d'isolement n'est pas éliminé et peut provoquer la mise sous tension de masses métalliques avec risques d'incendie et d'électrocution des usagers. L emploi de disjoncteurs différentiels permet d éliminer ce risque, dès que la phase touche la carcasse, il disjoncte et il n'y plus de risque d'électrocution. C'est pour cela qu'il faut toujours brancher la terre sur les appareils métalliques sinon le disjoncteur ne détectera pas la fuite de courant et risque de ne pas sauter. Il protège l'installation contre les courts circuits. Pour choisir le disjoncteur convenable pour notre machine, on choisi selon le pouvoir de coupure, pour cela il faut connaitre d abord la tension et le courant de fonctionnement nominale. Chapitre : Réalisation de l armoire électrique 13

14 e. Transformateur Un transformateur électrique est un convertisseur permettant de modifier les valeurs de tension et d'intensité du courant délivrées par une source d'énergie électrique alternative, en un système de tension et de courant de valeurs différentes, mais de même fréquence et de même forme. Il effectue cette transformation avec un excellent rendement. Figure 12 : Transformateur Dans le cas où toutes les pertes et les fuites de flux sont négligées, le rapport du nombre de spires primaires sur le nombre de spires secondaires détermine totalement le rapport de transformation du transformateur. Les circuits de commande et de signalisations sont alimentés par une tension de 24V, cette tension est fournie par un transformateur abaisseur de tension (230_24V) ou (380_24V). Le choix de transformateur dépend de la puissance absorbée par l'armoire, les puissances des différents actionneurs et la puissance d'appel maximale. f. Relais thermiques : Le relais thermique est un appareil de protection capable de protéger contre les surcharges. Il coupe le circuit de commande par l'intermédiaire de son contact auxiliaire. En effet, les bilames détectent l'augmentation de chaleur et donnent l'information au contact auxiliaire de s'ouvrir. Ce contact étant convenablement placé dans le circuit de commande va couper l'alimentation de la bobine du contacteur qui va ouvrir ses pôles de puissances et interrompre le passage de l'énergie électrique au travers du récepteur. Ce n'est donc pas le relais thermique qui coupe le circuit de puissance mais elle est un appareillage de commande... 1) Bouton de réglage Ir. 2) Bouton Test L'action sur le bouton Test permet : le contrôle du câblage du circuit de commande. la simulation du déclenchement du relais. 3) Bouton Stop. Il agit sur le contact "O" et est sans effet sur le contact "F" 4) Bouton de réarmement et sélecteur de choix entre réarmement manuel et automatique. Figure 13 : schéma simplifier d'un relais thermique Chapitre : Réalisation de l armoire électrique 14

15 Chapitre : Réalisation de l armoire électrique ESTI 5) Visualisation du déclenchement. 6) Verrouillage par plombage du capot. Le relais thermique se choisit en fonction de la classe désirée et/ou du courant nominal du récepteur à protéger. Classe 10 A : temps de déclenchement compris entre 2 et 10 s. Classe 20 A : temps de déclenchement compris entre 6 et 10 s. Lorsqu un contacteur est muni d un relais thermique, l ensemble constitue un discontacteur. 15

16 Chapitre IV Les types de démarrage 1. Démarrage direct Le moteur est branché directement sur le réseau. Ce type de démarrage est réservé aux moteurs de faible puissance devant celle du réseau, ne nécessitant pas une mise en vitesse progressive. Le couple est énergique, l'appel de courant est important (4 à 8 fois le courant nominal). a. Avantages Simplicité de l appareillage Couple important Temps de démarrage minimal pour un moteur à cage. b. Inconvénient Appel de courant de démarrage très important (Id=4à8In) Démarrage brutal. 2. Démarrage étoile-triangle Ce procédé ne peut s appliquer qu aux moteurs dont toutes les extrémités d enroulements sont sorties sur la plaque à bornes, et dont le couplage triangle correspond à la tension du réseau. (La tension composée du secteur correspond à la tension nominale de chaque enroulement). a. Principe : Le moteur est dans le 1er temps alimenté avec ses enroulements branchés en étoile. Ceux-ci sont alors soumis à la tension du réseau divisé par 3. Dans le 2ème temps, la Chapitre : Les types de démarrage 16

17 Chapitre : Les types de démarrage ESTI suppression du couplage étoile est suivie du couplage triangle. Chaque enroulement est alimenté par la pleine tension du réseau : le moteur rejoint ses caractéristiques originales. b. Avantage : Appel du courant de démarrage réduit au tiers du courant de démarrage direct. c. Inconvénient : La vitesse de fin du cycle étoile peut être très bas et proche du décrochage si le couple de la charge est élevé Courant transitoire important lors du passage de l étoile au triangle Le moteur doit avoir les six fils des bobinages sortis dans la boîte de connexion 17

18 Chapitre V Elaboration de l armoire 1. Armoires Le choix de l armoire se fait en fonction de Hauteur * Longueur * Largeur et aussi le volume du vide au moins 30%. Les armoires les plus utilisée sont dimensionnées comme suit : 500*400* *400* *500* *700* *300* *800* *800*300 P6 : 2000*800*400 2P6 : 2000*1600*400 3P6 : 2000*2400*400 Figure 14 : Vue de l armoire de commande 2. Préparation du Châssis : Ce travail avant d être un travail technique c est un peu de l art vue d un autre angle car en plaçant les équipements dans l armoire il faut qu elle soit bien organisé, cohérente. Les techniciens préparent la coque interne de l armoire en coupant des cornières et des rails pour préparer la place des équipements et composants ensuite ils les associent par des boulons, écrous, vis et ils placent des goulottes pour les fils, tout en respectant les dimensions des équipements de contrôles et en maintenant un 30% de vide dans chaque armoire. Ils préparent la porte pour située la place des équipements de signalisation en faisant les mesures pour avoir un espacement égale entre les voyants. Chapitre : Elaboration de l armoire 18

19 Chapitre : Elaboration de l armoire ESTI Et enfin, ils mettent les étiquettes sur chaque équipement installé pour faciliter le câblage en se référant au plan électrique. 3. Câblage : Après l installation de tout l équipement, on se met à les câbler, en se guidant par les schémas électriques et en respectant la section des fils déjà définies dans les tableaux de chaque schéma et utilisant des embouts à chaque extrémité. A chaque section de fils, on associe un embout de même section mais souvent pour les points reliant trois composants en utilise un embout double ; c est à deux entrées. Au cours du câblage, le câbleur coupe les fils selon la distance séparant les deux équipements en poursuivant le chemin le plus court et en passant envers les goulottes. Pour bien organisé ses liaisons et minimisé l encombrement des fils. 4. Essai : Dans cette phase, on passe à tester le fonctionnement de l armoire. D abord en se base sur la réponse des voyants de signalisation et si elles indiquent un défaut ou ne s allument pas convenablement, on passe à tester les équipement et les composants avec le Multimètre. On commence par broncher l alimentation de l armoire et on observe les voyant de la présence tension et attend qu elles signalisent si non on examine les fusibles et le disjoncteur général. Puis, on fait la vérification de la partie puissance et la partie commande en passant par tout les équipements; il faut déclencher le disjoncteur général. On test les voyants marche manuellement à partir des contacteurs. 19

20 Figure 15 : circuit de démarrage étoile-triangle Conclusion Ce stage a été une première expérience professionnelle très enrichissante sur tous les plans : aussi d un point de vue de l approfondissement de mes connaissances en électronique et électricité que du point de vue relationnel. Pendant ce stage de quatre semaines au sein de la société, j ai donc pu exploiter mes connaissances dans la coté pratique et plus spécifiquement la réalisation des armoires, dans le but de me préparer pour mon projet de fin d étude et pour ma vie professionnel. Ce stage, m a aussi permis d approfondir mes connaissances dans un domaine très vaste et aléatoire suivant les application, et sur lequel des recherches ne cessent d être effectuées. Enfin, cet apport de connaissance ne peut être que bénéfique pour moi, puisqu étant un domaine étudier que depuis quelques années, il prend une part de plus en plus importante dans les concours de recrutement tels. 20

21 ESTI Annexe 21

22 ESTI Bibliographie ELECTROTECHNIQUE 4ième 4 EDITION electricite.info 22