CORRIGE DOSSIER TRAVAUX PRATIQUES. TECHNICIEN SUPERIEUR en MAINTENANCE DES SYSTEMES Option PRODUCTION. Objectif

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1 CORRIGE DOSSIER TRAVAUX PRATIQUES TECHNICIEN SUPERIEUR en MAINTENANCE DES SYSTEMES Option PRODUCTION Objectif 1) Réaliser l analyse du matériel de protections et de commande d un Moteur Asynchrone. 2) Mettre en œuvre des mesures sur un Moteur Asynchrone et une génératrice à courant continu. 3) Analyser les résultats des mesures. 4) Réaliser des gammes opératoires de maintenance préventive sur les moteurs. TP série 1.3 " Maintenance d'un Moteur à courant continu "

2 Au programme : 1 La prise en main du banc d'essais MOTEUR AS + GENERATRICE. - Etude de la puissance, - Etude de la commande. La maintenance préventive sur une machine électrique. - Mesures de courants, - Mesures de tensions, - Mesure de vitesse, - Mesure de température, - Mesure de la résistance des bobinages, - Mesure d'isolement, - Mesure vibratoire (sera faite en TP Mécanique), - Diverses vérifications visuelles telles que: fils et connexions, balais et collecteur sur une machine à courant continu..etc. Connaissances associées (pré-requis cours Electrotechnique Terminale STI) : - Les notions de bases sur les machines tournantes, - Les modes de démarrages classiques, - L'analyse structurelle et temporelle de schémas électriques. Objectifs terminaux : Appréhender l'organisation structurelle et fonctionnelle de machines tournantes électriques. Réaliser des gammes opératoires de maintenance préventive sur les moteurs. On donne : D'un point de vue matériel : Un banc moteur. Les documentations suivantes : Cours sur la technologie du moteur à courant continu. Bibliothèque spécifique au TP (sur place). Le Mémotech d électrotechnique. On demande : Une préparation rigoureuse sur copie double (regardée en début de séance) ; - De rédiger l'objectif du TP sur page de garde et l'ordonnancement du travail à réaliser au dos. Une démarche rigoureuse : - les courants et tensions mis en jeu sont importants, - interdiction de faire des essais sous tension sans la présence du professeur, - respecter le processus d'intervention. De rendre en fin de séance un TP par groupe (cf. fiche de suivi affichée en salle A2I): - Votre copie double présentant l'objectif du TP et l'ordonnancement du travail à réaliser, suivie de justifications éventuelles, remarques pertinentes, problèmes rencontrés, conclusion. - Les documents réponses uniquement.

3 2 PLAN DU DOSSIER Document réponse page 5 Schéma de puissance et de commande d'un moteur asynchrone page 6 Processus de visite préventive page 7 Processus d'intervention pages 8 à 13 Questionnaire machine page 14 Document d'aide au diagnostic collecteur-balais annexe 1 Généralités sur les machines à courant continu annexes 2 et 3 La marche à suivre et les indications nécessaires à la réalisation du TP vous sont détaillées dans les pages suivantes. La marche à suivre et les indications nécessaires à la réalisation du TP vous sont détaillées dans les pages suivantes.

4 3 Présentation du banc : Ce banc se compose d'une génératrice à courant continue couplée à un moteur asynchrone ( vous trouverez des documents les concernant en annexes ) Schéma de principe : 1 / Etude préliminaire avant opérations de Maintenance : BANC HORS TENSION Nota : Utiliser le Mémotech et le catalogue constructeur mis à votre disposition en salle de TP. 1 / Le moteur asynchrone triphasé à rotor en court-circuit est mis en service à l'aide d'un démarrage étoile triangle deux sens de marche. On donne son schéma de puissance et son schéma de commande dans le document technique page / En se servant du schéma de puissance dire sur quelles bornes du moteur arrivent les phases L1, L2 et L3, lorsque les contacteurs KM1 et KM3 puis KM1 et KM4 sont alimentés. Répondre sur le document réponse page / Quel est le couplage correspondant à chaque cas. Répondre sur le document réponse page 5. Représenter le couplage des enroulements pour chaque cas. Marquer l'arrivée des phases. 1-3 / En se servant du schéma de puissance dire sur quelles bornes arrivent les phases L1, L2 et L3, lorsque les contacteurs KM1 et KM4 puis KM2 et KM4 sont alimentés. Répondre sur le document réponse page / En s'aidant de la question 1-3 dire quel est le principe d inversion du sens de rotation d un tel moteur? En inversant deux phases aux bornes du moteur, ici KM2 inverse les phases L1 et L3 1-5 / Vérifier, en présence du professeur et en observant les contacteurs, le principe du démarrage et l'inversion du sens de rotation en mettant en route le banc moteur.

5 4 Couleur, matériel qui permet d inverser le sens de rotation,.. 2 / Relever les indications portées sur les plaques signalétique : 2-1 / Du moteur asynchrone. 400V TRIANGLE 6,6A ; Facteur de puissance= 0,79 ; f= 50Hz ; Nr=1420 tr/min ; Pu= 3KW 2-2 / De la génératrice à courant continu. N= 1500tr/min ; inducteur : 0,4A ; induit 14A ; 220V 2-3 / Quel est l Indice de Protection de la génératrice? Expliquer sa signification. (pg88 du mémotech) IP 22 2 : Protégé contre les corps solide de diamètre 12mm 2 : Protégé contre les chutes de gouttes d eaux inclinées de 15 maxi 2-4 / Quelle est la classe des isolants de la génératrice? Expliquer sa signification. Classe E ; 75 C échauffement limite et 115 C température limite. Nota : Utiliser le catalogue Schneider mis à votre disposition en salle de TP ou le site internet de Schneider.

6 5 Document réponse Etude de la période de démarrage : 1-1 / En se servant du schéma de puissance dire sur quelles bornes du moteur arrivent les phases L1, L2 et L3, lorsque les contacteurs KM1 et KM3 puis KM1 et KM4 sont alimentés. Bornes du moteur Bornes du moteur Contacteurs actionnés U 1 V 1 W 1 U 2 V 2 W 2 KM1 + KM3 L1 L2 L3 KM1 + KM4 L1 L2 L3 L2 L3 L1 1-2 / Quel est le couplage correspondant à chaque cas. Représenter le couplage des enroulements pour chaque cas. Marquer l'arrivée des phases. Contacteurs KM1 + KM3 alimentés Couplage : Etoile Contacteurs KM1 + KM4 alimentés Couplage : Triangle U 1 V 1 W 1 U 1 V 1 W 1 W 2 U 2 V 2 W 2 U 2 V 2 Etude de l'inversion du sens de rotation : 1-3 / En se servant du schéma de puissance dire sur quelles bornes arrivent les phases L1, L2 et L3, lorsque les contacteurs KM1 et KM4 puis KM2 et KM4 sont alimentés. Bornes du moteur Contacteurs U 1 - W 2 V 1 - U 2 W 1 - V 2 actionnés KM1 + KM4 L1 L2 L3 KM2 + KM4 L3 L2 L1

7 6 Document technique 1 PE Q1 KM1 M1 L1 L2 L /L1 3/L2 5/L3 1/L1 3/L2 5/L3 2/T1 4/T2 6/T3 KM2 2/T1 4/T2 6/T /L1 3/L2 5/L3 KM /T1 4/T2 6/T3 U1 V1 W U1 V1 W1 M 3 ~ F1 1/L1 3/L2 5/L3 2/T1 4/T2 6/T3 W2 U2 V W2 U2 V KM3 42 1/L1 3/L2 2/T1 4/T /L3 6/T3 36 F F1 X F S S2 2 3 X KM2 KM2 KM1 KM S3 S T1 400v 24v 63 VA X1.4 X KA1 11 KM2 KM1 KM4 KM3 F X A1 A1 A1 A1 A1 X1 A2 A2 A2 A2 A2 X KM1 KM2 KA1 KM3 KM4 H1 X2 H2 07 X X1 X2

8 7 3 / Vérifier si le choix des contacteurs et du relais thermique est correct : 3-1 / Justifier ce choix. TP_S1-4cQ31.docx réf Contacteur : LC1-D0910: En catégorie d emploi AC3 ; 400V ; 4KW ; 9A ; bobine 24V. Le contacteur du banc convient. In du moteur en triangle est de 6,6A donc le relais thermique du banc convient car sa plage de réglage est de 5.5A à 8A. Relais thermique : plage de réglage de 5,5A à 8A car In moteur=6,6a réf : LR2D / Justifier le réglage du thermique. Réglage à In moteur soit 6.6 A 3-3 / Donner les références des appareils et joindre les documentations constructeur ( photocopies ) en surlignant les choix. Nota : Utiliser les catalogues constructeurs mis à votre disposition en salle de TP. 4 / Relever à l'ohmmètre les résistances des enroulements de la génératrice à courant continu : ATTENTION déconnection induit inducteur pour la mesure. 4-1 / Résistance de l induit. Faire 3 mesures successives en faisant tourner l induit de 1/3 de tour puis en faire la moyenne. R moyenne = 2,5 ohms 4-2 / Résistance de l inducteur. R moyenne = 207 ohms ; ATTENTION! penser à ouvrir le circuit pour éviter la prise en compte de résistances en parrallèle. 5 / Que doit on consigner et comment pour être sur que l on soit en sécurité pour effectuer ces mesures? Les mesures à l ohmètre doivent se faire hors tension, en consignant tout le banc. Le cadenassage et l enlévement des fusibles au niveau du sectionneur porte fusibles est impératif à faire pour consigner le banc moteurs. 6 / Pourquoi doit on débrancher une borne de l'induit pour mesurer sa résistance. Même question pour l'inducteur. Car c est une exitation parralléle qui est mise en œuvre. 2 / Opérations de visite préventive : Suivre pour cela la démarche prescrite sur les documents types de maintenance ci après. - Compléter les tableaux (outillage, valeurs, observations). - Mesures de sécurité. - Pour la procédure 201 préciser l outillage permettant de consigner. - Pour la procédure 302 ; remplir le document machine page Comparer les résultats des mesures avec les valeurs de la plaque signalétique.

9 8 MATERIEL : Banc moteur de la salle de TP S.T.S. M.I. PROCESSUS DE VISITE PREVENTIVE MARQUE : LEROY SOMMER Objet : Schéma général et nomenclature d une machine à courant continu DOCUMENT : Vue éclaté de la génératrice à courant continu N Dénomination 1 Flasque palier coté bout d arbre 2 Roulements 3 Turbine de ventilation 4 Induit (circuit magnétique + bobinage) 5 Collecteur 6 Carcasse (Stator). Bobinage + circuit magnétique 7 Anneau de manutention 8 Roulement 9 Balais et porte balais 10 Flasque palier coté collecteur 11 Porte de visite et d aération 12 Bornes 13 Planchette à bornes didactique

10 9 Repère Nom Fonction Q1 Sectionneur porte Isole le circuit amont du circuit aval par une coupure visible fusible Proège des court-circuits grâce à ses fusibles am KM1 Contacteur Permet d établir ou d interrompre le courant dans le moteur pour un sens de rotation KM2 Contacteur Permet d établir ou d interrompre le courant dans le moteur pour l autre sens de rotation F1 Relais thermique Protège le moteur contre les surcharges et le déséquillibre de phase H1 Voyant Indique que le relais thermique à déclenché lors d une surcharge H2 Voyant Indique que le circuit de commande est sous tension Composants principaux de l armoire de commande du moteur asynchrone qui entraine la génératrice.

11 10 PROCESSUS D INTERVENTION MATERIEL : Banc moteur T.P. S.T.S. M.I. MARQUE : LEROY SOMER TYPE : Génératrice à courant continu FREQUENCE : Toutes les 4 semaines DUREE : h NATURE DE l INTERVENTION : Maintenance préventive 100 MESURES EN FONCTIONNEMENT MESURES DE SECURITE : Utiliser les EPI N OPERATIONS A EFFECTUER Dénomination OUTILLAGES VALEURS OBSERVATIONS Référence et réglage 101 Démarrer le banc moteur Charge sur l induit maximale à l aide des différents commutateurs Régler le rhéostat de la génératrice à pleine charge 102 Mesurer les courants coté moteur AS 3 ~ Pince ampèremétrique Réglée sur la position A I L1 : 3.48A I L2 : 3.47A I L3 : 3.40A Placer le câble au centre de la pince. Les courants de phases du MAS sont légérement déséquilibrées moins de 0,1A. 103 Mesurer les tensions coté moteur Multimètre Position : Vac U L1 : 416V U L2 : 416V U L3 : 417V Les tensions entre phases du MAS diffèrent de 1V max ce qui explique le petit déséquilibre précédent des courants.

12 Mesurer la vitesse de rotation moteur en charge Tachymètre Placer le tachymètre radialement à l arbre de rotation N : 1430 tr/min N>N reportée (1420) sur la plaque du MAS car la génératrice n est pas en chage maximale. 105 Mesurer le courant inducteur Pince ampèremétrique Pince capable de mesurer un courant continu I exc :0,44A Placer le câble au centre de la pince. I exc > 0,4A mais reste proche de la donnée constructeur (0,4A) 106 Mesurer la tension inducteur Multimètre En position Vcc U exc : 84V Tension nécessaire pour avoir les 0,4A coté inducteur. 107 Mesurer le courant induit Pince ampèremétrique Pince capable de mesurer un courant continu I ind : 11,5A Placer le câble au centre de la pince. La géné est en dessous de sa charge maximale (12A). 108 Mesurer la tension induit Multimètre En position Vcc U ind : 144V La géné est en dessous de sa charge maximale (220V). La tension chute avec en ajoutant des charges 109 Déposer la porte de visite Clé 6 pans de Vérifier l état de la commutation Se munir de la documentation Marshall S.A. Pas d éteincelle

13 12 PROCESSUS D INTERVENTION MATERIEL : Banc moteur T.P. S.T.S. M.I. MARQUES : LEROY SOMER TYPE : Génératrice à courant continu FREQUENCE : DUREE : h NATURE DE l INTERVENTION : Maintenance préventive 200 MISE EN SECURITE N OPERATIONS A EFFECTUER OUTILLAGES OBSERVATIONS 201 Arrêter le banc moteur Pancarte de sécurité Prévoir lors de l installation de la chaine un espace suffisamment grand pour travailler sans gène. 202 Consignation On ouvre le sectionneur, on enléve les fusibles et on cadenace le sectionneur. la coupure est visible

14 13 PROCESSUS D INTERVENTION MATERIEL : Banc moteur T.P. S.T.S. M.I. MARQUES : LEROY SOMER TYPE : Génératrice à courant continu FREQUENCE : Toutes les 4 semaines DUREE : h NATURE DE l INTERVENTION : Maintenance préventive 300 VERIFICATION VISUELLE (HORS TENSION) N OPERATIONS A EFFECTUER 301 Vérifier l état des câbles et des connexions électriques 302 Vérifier l état du collecteur et des balais Visuellement. 1 Retirer les balais Manuellement. OUTILLAGES OBSERVATIONS Câbles et isolant en bon état visuel. 2 Vérifier l état du collecteur Se munir de la documentation Marshall S.A. Bon état du collecteur 3 Vérifier l état des balais Se munir de la documentation Marshall S.A. 4 Vérifier l état des câbles et des connexions Bon état des balais (usure régulière) Le manque d étincelle démontre un bon contact collecteur/balais Câbles et isolant en bon état visuel.

15 14 PROCESSUS D INTERVENTION MATERIEL : Banc moteur T.P. S.T.S. M.I. MARQUES : LEROY SOMER TYPE : Génératrice à courant continu FREQUENCE : Toutes les 4 semaines DUREE : h NATURE DE l INTERVENTION : Maintenance préventive 400 VERIFICATION DE L ISOLEMENT N OPERATIONS A EFFECTUER Dénomination OUTILLAGES VALEURS OBSERVATIONS Référence et réglage 401 Isolement induit masse Contrôleur d isolement Position sur callibre 4000 MOhm / 1000V I ind - M : > 1200 MOhm Réaliser le schéma 2 Déconnection induit et inducteur ; I ind - M présente un bon isolement 402 Isolement inducteur - masse Contrôleur d isolement Position sur callibre 4000 MOhm / 1000V I exc - M : > 500 MOhm Réaliser le schéma 2 Déconnection induit et inducteur ; I exc - M présente un bon isolement 403 Isolement inducteur - induit Contrôleur d isolement Position sur callibre 4000 MOhm / 1000V I ind - exc : > 1400 MOhm Schémas à réaliser pour les mesures : Schéma 1 : Schéma 2 : Réaliser le schéma 1 Déconnection induit et inducteur ; I ind - exc présente un bon isolement

16 15 M : Masse PROCESSUS D INTERVENTION MATERIEL : Banc moteur T.P. S.T.S. M.I. MARQUES : LEROY SOMER TYPE : Génératrice à courant continu FREQUENCE : Toutes les 4 semaines DUREE : h NATURE DE l INTERVENTION : Maintenance préventive N OPERATIONS A EFFECTUER Dénomination OUTILLAGES OBSERVATIONS 500 REMONTAGE 501 Reposer les balais Remontage sans outil 502 Reposer la porte de visite Clé de 6 pans de 8 Remontage sans outil 600 ESSAI 601 Redémarrer le banc moteur La géné fonctionne correctement en charge

17 Immaculée Conception Beau-Fréne Atelier de Maintenance Leroy Sommer LSC paires de pôle TP Electrotechnique 22 11, mm 0.5 mm En bon état En bon état Pas de poussiére Pas de gaz 25 75

18 Annexe 1

19 Annexe 2

20 Annexe 3