COURS N 4 : Démarrage des moteurs à courant continu DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES DURÉE.

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1 COS N 4 : Démarrage des moteurs à courant continu DÉOLEENT DE LA SÉANCE TITE ACTIVITÉS PO ACTIVITÉS ÉLÈVES DÉE IN D COS {? heures} Page 1 sur 13

2 Tableau de comité de lecture Date de lecture Lecteurs Observation emarques rédacteur Date modifications 14 octobre 2000 Première Version 14 octobre décembre 2001 COCHET David ise à jour des données de cette page (mail + adresse) 3 décembre 2001 uote of my life : ournir ma contribution aux autres est ma philosophie. Et la vôtre? Si vous avez lu ce T.P. et que vous avez des remarques à faire, n'hésiter pas et écrivez-moi à l'adresse suivante : Ce dossier contient : E-ail : Crochet.david@free.fr n dossier élève (pages 4 à 8) n dossier prof (pages 9 à 13) n transparent (page - à -) Adresse Professionnel : COCHET David Professeur de Génie électrique Lycée Joliot CIE Place du Pigeon Blanc HISON (Adresse valable jusq'au 30 juin 2002 Page 2 sur 13

3 COS N 4 Démarrage des moteurs à courant continu Niveau : T STI GET Lieu : Salle de cours Durée :? heures Organisation : Classe entière LIAISON A ÉÉENTIEL Les élèves doivent être capables : - PÉ-EIS Les élèves devront être capables de : - OBJECTIS NIVEA D'APPENTISSAGE - Passive ÉTHODE Page 3 sur 13

4 S.T.I. - G.E.T. B 2 ÉLECTOTECHNIE LES OTES DOSSIE PÉDAGOGIE COS N 4 Démarrage des oteurs à Courant Continu Objectif : Documents : Secteur : Salle de cours Durée :? heures Page 4 sur 13

5 Le Démarrage des oteurs à Courant Continu 1. Principe Le courant absorbé par un moteur à courant continu est donné par la loi d'ω : E' + I : ésistance de l'induit [Ω] E' : orce contre électromotrice [V] 1.1. En fonctionnement normal Le courant absorbé en fonctionnement est : E I n I E' 1.2. Au démarrage À la mise sous tension et au décollage, la vitesse du moteur est nulle, donc la f.c.e.m. aussi. Le courant au démarrage n'est donc plus limité que par la valeur de la résistance d'induit () d'où : I d I n 1.3. Exemple Soit un moteur à courant continu dont les caractéristiques principales sont les suivantes : induit : 120 V P 3,6 kw induit : 0,2 Ω I P 30 A I 120 0,2 n d 600 A 1.4. Limitation du courant de démarrage Nous venons de voir dans l'exemple que l'intensité de démarrage est de 20 I n, c'est une valeur trop importante. Pour limiter cette pointe d'intensité au démarrage, nous insérons, en série avec l'induit du moteur, des résistances, qui permettront de limiter cette pointe. Ces résistances sont appelées ésistances de démarrage. Grâce à ces résistances, nous pourrons limiter le courant de démarrage (I d ) entre 1,2 à 2 fois l'intensité nominale (I n ). Page 5 sur 13

6 I d + h Le rhéostat de démarrage comporte, en général, plusieurs plots de façon à diminuer progressivement la résistance h, au fur et a mesure que la vitesse augmente. I d h Exemple : si on choisit un I d de 2 I n avec le moteur précédent, on obtient : 120 Id 60 A h 0,2 1,8 Ω + I 60 h 2. Démarrage manuel 2.1. Schéma développé d 1 1 h h B B e A E L e 1 h : héostat de démarrage avec plot mort e : héostat d'excitation A : Armature mobile ou culasse B : Bobine à minimum de courant dans le circuit d'excitation et armature fixe onctionnement À la mise sous tension, le circuit d'excitation est alimenté avec le maximum de courant. En déplaçant le curseur du rhéostat de démarrage ( d ), on passe du plot mort à la résistance maximum, en fin de démarrage d 0 Ω. La manette mobile plaque l'armature A sur le noyau B. En cas de coupure du circuit d'excitation (isque d'emballement du moteur), la manette est ramené à zéro par un ressort et le moteur s'arrête. On assure aussi la protection contre les risques d'emballement du moteur. 3. Démarrage semi-automatique 3.1. oteur à excitation dérivation, deux sens de marche. Le sens de rotation est dépendant des polarités, pour inverser le sens de rotation, il suffit d'inverser le sens de la tension, soit dans l'induit, soit dans l'inducteur. Page 6 sur 13

7 Schéma de puissance. À la fermeture de, le moteur tourne dans un sens, à la fermeture de, le moteur tourne dans l'autre sens. Dans les deux cas, l'inducteur est alimenté sous la même polarité par ou. La limitation du courant est effectuée par 2 résistances ( 1 et 2 ) que l'on élimine l'un après l'autre. + K 2 K K 1 K 2 K 1 K 2 K 1 h Schéma de commande Au démarrage, le courant d'excitation doit être au maximum, et les résistances 1 et 2 doivent être en série avec l'induit. ne temporisation va court-circuiter les résistances 1 puis 2 au fur et a mesure du démarrage. 1 2 K S 3 23 S S K oteur à excitation série Schéma de puissance Le courant est uniquement inversé dans l'inducteur. Le verrouillage entre et doit être électrique et mécanique. Si les deux contacteurs se ferment en même temps, l'inducteur est court-circuiter et le moteur s'emballe. K1 K2 K 2 K K 1 K 2 K 1 K 2 Page 7 sur 13

8 Schéma de commande Exemple de schéma de commande pour un cycle de monté descente avec deux fins de course fch et fcb S 3 23 S S fch fcb K1 K1 K2 Page 8 sur 13

9 S.T.I. - G.E.T. B 2 ÉLECTOTECHNIE LES OTES DOSSIE POESSE COS N 4 Démarrage des oteurs à Courant Continu Objectif : Documents : Secteur : Salle de cours Durée :? heures Page 9 sur 13

10 Le Démarrage des oteurs à Courant Continu 4. Principe Le courant absorbé par un moteur à courant continu est donné par la loi d'ω : E' + I : ésistance de l'induit [Ω] E' : orce contre électromotrice [V] 4.1. En fonctionnement normal Le courant absorbée en fonctionnement est : E I n I E' 4.2. Au démarrage À la mise sous tension et au décollage, la vitesse du moteur est nulle, donc la f.c.e.m. aussi. Le courant au démarrage n'est donc plus limité que par la valeur de la résistance d'induit () d'où : I d I n 4.3. Exemple Soit un moteur à courant continu dont les caractéristiques principales sont les suivantes : induit : 120 V P 3,6 kw induit : 0,2 Ω I P 30 A I 120 0,2 n d 600 A 4.4. Limitation du courant de démarrage Nous venons de voir dans l'exemple que l'intensité de démarrage est de 20 I n, c'est une valeur trop importante. Pour limiter cette pointe d'intensité au démarrage, nous insérons, en série avec l'induit du moteur, des résistances, qui permettront de limiter cette pointe. Ces résistances sont appelées ésistances de démarrage. Grâce à ces résistances, nous pourrons limiter le courant de démarrage (I d ) entre 1,2 à 2 fois l'intensité nominale (I n ). Page 10 sur 13

11 I d + h Le rhéostat de démarrage comporte, en général, plusieurs plots de façon à diminuer progressivement la résistance h, au fur et a mesure que la vitesse augmente. I d h Exemple : si on choisit un I d de 2 I n avec le moteur précédent, on obtient : 120 Id 60 A h 0,2 1,8 Ω + I 60 h 5. Démarrage manuel 5.1. Schéma développé d 1 1 h h B B e A E L e 1 h : héostat de démarrage avec plot mort e : héostat d'excitation A : Armature mobile ou culasse B : Bobine à minimum de courant dans le circuit d'excitation et armature fixe onctionnement À la mise sous tension, le circuit d'excitation est alimenté avec le maximum de courant. En déplaçant le curseur du rhéostat de démarrage ( d ), on passe du plot mort à la résistance maximum, en fin de démarrage d 0 Ω. La manette mobile plaque l'armature A sur le noyau B. En cas de coupure du circuit d'excitation (isque d'emballement du moteur), la manette est ramené à zéro par un ressort et le moteur s'arrête. On assure aussi la protection contre les risques d'emballement du moteur. 6. Démarrage semi-automatique 6.1. oteur à excitation dérivation, deux sens de marche. Le sens de rotation est dépendant des polarités, pour inverser le sens de rotation, il suffit d'inverser le sens de la tension, soit dans l'induit, soit dans l'inducteur. Page 11 sur 13

12 Schéma de puissance. À la fermeture de, le moteur tourne dans un sens, à la fermeture de, le moteur tourne dans l'autre sens. Dans les deux cas, l'inducteur est alimenté sous la même polarité par ou. La limitation du courant est effectuée par 2 résistances ( 1 et 2 ) que l'on élimine l'un après l'autre. + K 2 K K 1 K 2 K 1 K 2 K 1 h Schéma de commande Au démarrage, le courant d'excitation doit être au maximum, et les résistances 1 et 2 doivent être en série avec l'induit. ne temporisation va court-circuiter les résistances 1 puis 2 au fur et a mesure du démarrage. 1 2 K S 3 23 S S K oteur à excitation série Schéma de puissance Le courant est uniquement inversé dans l'inducteur. Le verrouillage entre et doit être électrique et mécanique. Si les deux contacteurs se ferment en même temps, l'inducteur est court-circuiter et le moteur s'emballe. K1 K2 K 2 K K 1 K 2 K 1 K 2 Page 12 sur 13

13 Schéma de commande Exemple de schéma de commande pour un cycle de monté descente avec deux fins de course fch et fcb S 3 23 S S fch fcb K1 K1 K2 Page 13 sur 13