Nous devons refaire, suite à un incendie, toute l installation électrique relative au Cytogénérateur.

Transcription

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2 Nous devons refaire, suite à un incendie, toute l installation électrique relative au Cytogénérateur. Nous avons à disposition le descriptif des récepteurs à alimenter : Moteur agitateur (doc diapo 3) Résistance chauffante (doc diapo 4) Le neutre n est pas distribué! 2

3 Le moteur de l agitateur du cytogénérateur est un moteur asynchrone à cage coupure moteur lancé Leroy somer 1LA KA10, dont les caractéristiques sont les suivantes : Puissance nominale 5 kw Tensions au niveau du moteur 230 / 400V Nombre de pôles 4 Vitesse nominale Nn 1385 tr/min Rendement 70 % Facteur de puissance 0.64 Tn 1.7 Nm Tdem 3.2 Nm Idemarrage = 7 x In Temps démarrage à 1.5In Inférieur à 8min 3

4 Le thermoplongeur est de marque Vulcanic, à visser à pas ISO M45 x 200, de référence Voici ces caractéristiques: Matière du tube Cuivre décapé Température de chauffe maximale Puissance 3000 W masse 4

5 Un interrupteur sectionneur général sur la porte d armoire Un disjoncteur-interrupteur compact en tête de l installation Pour l agitateur : Un sectionneur porte fusible Un contacteur inverseur Un relais thermique Pour la résistance chauffante : Un disjoncteur de tête Un contacteur 5

6 Sectionneur porte fusible Interrupteur sectionneur 6

7 1. 1Sectionneur porte fusible Le sectionneur est un appareil mécanique de connexion capable d ouvrir et de fermer un circuit lorsque le courant est nul ou pratiquement nul (hors tension) afin d isoler la partie de l installation en aval du sectionneur de celle en amont. Le sectionneur n a pas de pouvoir de coupure ou de fermeture. Pouvoir de coupure (PdC) : C est le courant maximal qu un appareil peut couper en évitant la formation d un arc électrique qui pourrait retarder dangereusement la coupure du courant. Le sectionneur n en a aucun, dés qu il y a coupure, il y a arc électrique 7

8 1.1 Sectionneur porte fusible Le sectionneur peut être verrouillable par un cadenas en position ouvert. C est une sécurité lorsque, sur un circuit, des personnes travaillent en aval du sectionneur. Très utile dans les consignations Symbole Pôles de puissance Contact de précoupure Contact de détection fusion fusible Poignée de manœuvre

9 1.1 Sectionneur porte fusible Nous parlerons des fusibles dans le cadre de la fonction protection. Critères de choix des sectionneurs porte fusibles : - Calibre des fusibles - Taille des fusibles - Classe de protection des fusibles - Tension d emploi Ue - Nombre de pôles 9

10 1. 2 interrupteur sectionneur Contrairement au sectionneur, l'interrupteursectionneur possède un PdC. Il est donc capable d'interrompre mais aussi d'établir un circuit en charge. Pouvoir de coupure (PdC) : C est le courant maximal qu un appareil peut couper en évitant la formation d un arc électrique qui pourrait retarder dangereusement la coupure du courant. 10

11 1.2 Interrupteur sectionneur Symbole Q1 2 4 Q N Ph L1 L2 L3 puissance commande unipolaire tripolaire Critères de choix des interrupteurs sectionneurs: Courant permanent maximal (A): Courant maximal que peut supporter l interrupteur sectionneur en régime permanent. Tension nominale d'emploi (V): Tension à laquelle peutêtre soumis l interrupteur sectionneur Pouvoir de coupure (Pdc) : valeur du courant que peut couper l'interrupteur-sectionneur. Le nombre de pôles: C est le nombre de contacts de puissance; tripolaire: 3; bipolaire: 2; etc. 11

12 1.3. Choix du sectionneur porte fusible du moteur Q1. Déterminer, à partir des caractéristiques du moteur, le courant nominal In consommé par ce moteur en fonctionnement normal. Pa = Pu/rend = 5000 / 0.7 = 7142W I = P/rac3Ucosfi = 7142/rac = 16.3A Q2. Nous mettons pour l instant un fusible 10x38, définir la référence du sectionneur fixé par vis étriers LS1D32 p

13 1.4. Choix de l interrupteur sectionneur de l armoire pour montage sur porte Q1. Déterminer, à partir des caractéristiques de l installation, le courant transitant dans la résistance chauffante puis le courant total transitant dans le sectionneur. I = 16A I = P/rac3U = 3000/rac3.400 = 4.33A Itot = = 21.3 Q2. Définir la référence de l interrupteur sectionneur noir fixation 4 vis VBF 0 car Ith = 1,15xItot vario p

14 Disjoncteur 14

15 2. 1Disjoncteur magnétothermique Un disjoncteur magnéto thermique est composé de 2 parties : une partie thermique qui protège les biens contre les faibles et les fortes surcharges, une partie magnétique qui protège les biens contre les courts circuits. Les calibres normalisés sont les mêmes que pour les fusibles. On peut donc aisément remplacer un porte fusible par un disjoncteur et inversement. Symbole du disjoncteur magnéto thermique : Protection thermique Protection magnétique 15

16 2. 1Disjoncteur magnétothermique Animation 16

17 2. 1Disjoncteur magnétothermique avec différentiel La plupart du temps, on retrouve en industriel des blocs additifs différentiels qui réalise les mêmes fonctions qu un disjoncteur différentiel. Ils viennent se clipser sur le disjoncteur magnétothermique. ATTENTION : ON PARLE SOUVENT D INTERRUPTEUR DIFFERENTIEL, EN FAIT : DISJONCTEUR DIFFERENTIEL = INTERRUPTEUR DIFFERENTIEL + DISJONCTEUR MAGNETO THERMIQUE 17

18 2. 1Disjoncteur magnétothermique avec différentiel Le contact direct Il y a contact direct lorsqu une personne vient toucher un conducteur ou une pièce normalement sous tension. Le contact indirect C est le contact d une personne avec une masse mise accidentellement sous tension. Cela peut provenir d un défaut d isolement de l appareil. Le dispositif différentiel est composé de 3 bobines placées sur un circuit magnétique appelé tore : La bobine de phase correspondant au courant entrant Ie La bobine de neutre correspondant au courant sortant Is La bobine de détection ou de déclenchement correspondant au courant de fuite. 18

19 2. 1Disjoncteur magnétothermique avec différentiel Lors d un fonctionnement normal, le courant circulant dans la phase est égal au courant circulant dans le neutre. Les bobines de phase et de neutre étant montées en sens contraire, le flux engendré par les 2 bobines est nul dans le tore et la bobine de déclenchement ne détecte aucun flux. Si un défaut de fuite apparaît comme dans La figure ci contre, les 2 courants ne sont plus égaux. Il se crée alors un flux dans le tore qui est détecté par la bobine de déclenchement. Elle donne alors l ordre d ouvrir le circuit de déclenchement. La valeur de déclenchement est appelé sensibilité et est notée I N (se lit I delta N) ANIMATION 19

20 2. 1Disjoncteur : courbe de déclenchement La norme imposent au moins l existence des courbes B, C et D qui détermine la façon selon laquelle le disjoncteur va disjoncter suivant son utilisation. On choisira la courbe de fonctionnement du disjoncteur en fonction du type de récepteurs (résistifs, inductifs) et de la ligne à protéger : Courbe B Le disjoncteur a un déclenchement magnétique relativement bas (entre 3 et 5xIn) et permet d éliminer les courts-circuits de très faible valeur. Cette courbe est également utilisée pour les circuits ayant des longueurs de câbles importantes, notamment en régime TN. Courbe C ce disjoncteur couvre une très grande majorité des besoins (récepteurs inductifs) et s utilise notamment dans les installations domestiques. Son déclenchement magnétique se situe entre 5 et 10xIn. Courbe D cette courbe est utilisée pour la protection des circuits où il existe de très fortes pointes de courant à la mise sous tension (ex: moteurs). Le déclenchement magnétique de ce disjoncteur se situe entre 10 et 20xIn. 20

21 2. 1Disjoncteur : courbe de déclenchement 21

22 2.2. Choix du disjoncteur magnéto-thermique à dispositif différentiel qui protège le moteur de l agitateur. Q1. Nous voulons un Pdc entre 35 et 100 ka. Déterminer le type de disjoncteur. GV2 P page 132 Q2. Déterminer la référence du disjoncteur. GV2 P16 page

23 Fusible 23

24 2.3. Fusible Les fusibles sont différenciés par leur classe de protection choisie suivant leur utilisation : Classe gg : fusibles d usage général ; ils protègent contre les surcharges et les courts-circuits. Ce sont ceux qui sont utilisés dans les installations domestiques ou dans les circuits de distribution des installations. Classe am : fusibles d'accompagnement moteur ; ils sont prévus uniquement pour la protection contre les courts-circuits surtout pour les moteurs à courant alternatif. Cartouches cylindriques Cartouche à couteaux 24

25 2.3. Fusible : constitution Couteau Corps de la cartouche Barrette fusible Vis de fixation du flasque Couteau L'élément fusible (ou de fusion) est placé dans une enveloppe de porcelaine le tout étant rempli de silice. Lorsque l intensité qui traverse le fusible est supérieure au calibre de celui-ci à cause d une surcharge ou d un court-circuit, l élément fusible fond. 25

26 2.3. Fusible : percuteur Tous les fusibles n'ont pas de percuteur, c'est à choisir dans les caractéristiques du fusible au moment de l'achat 26

27 2.3. Fusible : critères de choix Courant nominal (In) : L intensité nominale est l intensité qui peut traverser indéfiniment un fusible sans provoquer ni échauffement anormal, ni fusion. C est le calibre du fusible. Tension nominale (Un) : La tension nominale est la tension du réseau dans lequel le fusible peut être utilisé (250, 400, 500 ou 600 V). Courant de non fusion (Inf) : C est la valeur du courant qui peut être supporté par l élément fusible, pendant un temps conventionnel, sans fondre. Courant de fusion (If) : C est la valeur du courant qui provoque la fusion du fusible avant la fin du temps conventionnel. Pouvoir de coupure (PdC) : C est le courant maximal qu un fusible peut couper en évitant la formation d un arc électrique qui pourrait retarder dangereusement la coupure du courant. Les fusibles possèdent toujours des pouvoirs de coupure élevés (Pdc en ka). Classe de protection : gg ou am Durée de coupure : La durée de coupure est le temps qui s écoule entre le moment ou commence à circuler un courant suffisant pour provoquer la fusion et la fin de la fusion. 27

28 2.3. Fusible : courbe de fusion Cette courbe est donnée par le Fabricant. Elle donne le temps de fusion d un fusible en fonction du calibre fusible et du courant de défaut. 28

29 2.3. Fusible : règles de protection Contre les surcharges (si classe gg) I B In Iz / k3 In : le calibre du fusible (courant assigné) I B le courant d emploi du circuit Iz le courant admissible de la canalisation La représentation graphique des relations précédentes est donnée par la figure suivante. k 3 facteur de correction pour les fusibles ayant pour valeurs : k 3 = 1,31 pour In < 10A k 3 = 1,21 pour 10A < In <25A k 3 = 1,1 pour In > 25A Remarque : La valeur de k 3 est fonction du courant assigné du fusible. 29

30 2.3. Fusible : règles de protection Contre les court-circuits Le pouvoir de coupure doit être au moins égal au courant de court-circuit au point où il est placé. PdC > Icc Les cartouches industrielles ont un calibre inférieur pour la même taille mais leur pouvoir de coupure est généralement de 100kA Fusible : fusibles ultrarapides Il existe une catégorie de fusibles ultrarapides destinés à la protection des appareils ou composants électroniques, un fabricant les appellent "protistors". Ces fusibles, comme leur nom l indique, ont un temps de fusion très rapide pour éviter en cas de défaut de détériorer les composants électroniques. 30

31 2.4. Choix du fusible et du sectionneur associé pour la protection du moteur de l agitateur Q1. Déterminer la classe de protection du fusible pour protéger le moteur. Expliquer pourquoi. am car moteur Idémarrage donc seulement cc, il faudra mettre un relais thermique. Q2. Notre sectionneur est le LS1D32, déterminer la taille des fusibles associés 10x38 Q3. Déterminer la référence du fusible en fonction du courant consommé par le moteur DF2CA25 p

32 2.5. Choix du fusible pour protéger le transformateur partie commande. Q1. Déterminer la classe de protection du fusible. Expliquer pourquoi. gg car pas un moteur donc pas de courant démarrage Q2. Notre porte fusible contient des fusible 8.5 x Déterminer la référence de notre fusible sachant que le courant dans les conducteurs partie commande ne dépassera pas 2A. DF2BN0200 Q3. Déterminer le temps que va mettre le fusible à fusionner pour un défaut de Id = 7A 0.8s 32

33 Relais thermique 33

34 2.6. Relais thermique C'est un organe de protection contre les surcharges. Rappel : une surcharge est une élévation anormale du courant consommé par des récepteurs électriques dans des proportions raisonnables. Symbole :

35 2.6. Relais thermique : réglage Le relais thermique possède une plage de réglage, exemple: 15 à 18 A. Il faudra régler le courant qui correspond à l utilisation à l aide de la mollette bleu. 35

36 2.6. Relais thermique : Principe de fonctionnement Le relais thermique est constitué de bilame métallique qui sont calibrer en fonction de la plage de réglage du relais thermique. Au passage du courant, les bilames se déforment mais lorsqu il y a aura une surcharge, les bilames vont tellement se déformer qu ils vont faire déclencher le contact. Il faut réarmer le relais (bouton rouge) pour pourvoir réutiliser le relais une fois le défaut réparer. 36

37 2.6. Relais thermique : Courbes de déclenchement Cette courbe est donnée par le Fabricant. Elle donne le temps de déclenchement du relais en fonction du courant de réglage et du courant de défaut 37

38 2.6. Relais thermique : Courbes de déclenchement Selon les applications, la durée normale de démarrage des moteurs peut varier de quelques secondes (démarrage à vide ) à quelques dizaines de secondes (machine entraînée à grande inertie). Pour répondre à ce besoin la norme définit pour les relais de protection thermique trois classes de déclenchement : - Classe 10 : temps de démarrage inférieur à 10s (applications courantes). - Classe 20 : temps de démarrage inférieur à 20s - Classe 30 : temps de démarrage inférieur à 30s 38

39 2.7. Choix du relais thermique pour protéger le moteur de l agitateur Q1. Déterminer la classe de déclenchement de ce relais thermique pour un application courante. expliquer pourquoi. classe 10 Q2. Nous resterons dans la gamme tesys d, déterminer la référence du relais thermique avec un raccordement par vis étriers. LRD22 p

40 Contacteur 40

41 3.1. Contacteur : Rôle et principe de fonctionnement Le contacteur est un appareil capable d établir et de couper de très fortes intensités. Le contacteur électromagnétique est un appareil mécanique de connexion commandé par un électroaimant. Il fonctionne en tout ou rien. Lorsque la bobine de l électroaimant est alimentée (partie commande), le contacteur se ferme, établissant, par l intermédiaire de pôles, le circuit entre le réseau d alimentation et le récepteur (partie puissance). 41

42 3.1. Contacteur : Constitution et symbole Le circuit magnétique des bobines alimenté en courant alternatif est feuilleté et comporte des spires de Frager pour éviter les vibrations. 42

43 3.1. Contacteur : Critères de choix Un contacteur va se choisir suivant : Le courant nominal traversant les pôles Le nombre de pôle (nombre de contact de puissance). Le type de contact auxiliaire (nombre de contact normalement fermé ou ouvert). La valeur de la tension du circuit de commande (bobine et contacts auxiliaires exemple : 48V) Le type de tension du circuit commande (alternatif ou continu). Le mode de fonctionnement du contacteur défini par la catégorie d emploi La durée de vie. 43

44 3.1. Contacteur : Catégorie d emploi Elle est normalisée et dépend de la nature du courant et du type de récepteur associé au contacteur. En courant alternatif : CATEGORIE FONCTIONS A REALISER UTILISATION AC1 Le contacteur établit In et coupe In Résistance, distribution AC3 Le contacteur établit Id ( 5 à 7 In) et coupe In Moteur asynchrone à cage (coupure moteur lancé) AC4 Le contacteur établit Id ( 5 à 7 In) et peut couper Id Moteur asynchrone à cage (marche par à coups ou freinage à contre-courant) AC2 Le contacteur établit Id ( 2,5 In) et peut couper Id Moteur asynchrone à rotor bobiné ( démarrage, marche par à-coups ou freinage à contre-courant) 44

45 3.1. Contacteur : Tension de la bobine La référence d un contacteur doit être compléter par les 2 lettres caractérisant la tension de la bobine extrait du catalogue Schneider électric : 45

46 3.1. Contacteur : Contacts auxiliaires Contacts auxiliaires instantanées Il est possible que suivant le dispositif de commande du contacteur, le seul contact normalement ouvert auxiliaire ne suffise pas. C est pour cela qu il existe des blocs auxiliaires instantanés additifs qui regroupent 2 ou 4 contacts en général (2 normalement fermés et 2 normalement ouvert) utilisables dans les circuits de commande. Contacts auxiliaires temporisés Il contient des contacts auxiliaires temporisés. Ils ouvrent ou ils ferment un ou plusieurs contacts avec un retard réglable. 46

47 3.2. Choix du contacteur pour commander le moteur de l agitateur Q1. Déterminer la catégorie d emploi de ce contacteur. AC3 moteur asynchrone à cage coupure moteur lancé. Q2. Nous resterons dans la gamme tesys d, déterminer la référence du contacteur avec un raccordement par vis étriers sachant que la bobine est alimentée en 24V~ LC1D18B7 car moteur Pabs = 7.1kW p

48 3.3. Choix du contacteur pour commander le chauffage Q1. Déterminer la catégorie d emploi de ce contacteur. AC1 chauffage = résistance Q2. Nous resterons dans la gamme tesys d, déterminer la référence du contacteur avec un raccordement par vis étriers sachant que la bobine est alimentée en 24V~ 4.33A donc LC1D09 ou LC1D12 B7 48