n 2-1 A la fin du cours, vous devrez être capable de : Décoder les schémas, plans et descriptifs concernant la toupie Choisir les tensions d'un moteur asynchrone triphasé permettant de réaliser un démarrage Y/ en fonction de la tension du réseau Proposer une solution pour limiter l'intensité de démarrage Choisir les matériels d'une installation simple ou d'un équipement. 1. DESCRIPTION DE LA MACHINE La machine étudiée est une toupie - défonceuse inversée utilisée dans un atelier de menuiserie pour la confection de meubles. Elle est constituée d'une broche motorisée et d'un doigt de guidage fixé au bout d un col de cygne ce qui permet de reproduire des pièces à partir d'un gabarit. Pendant le travail, la pièce à usiner est fixée sur le gabarit, et l'usinage se fait par copiage en suivant le gabarit. La particularité d'avoir placé l'outil sous la table et le doigt de guidage au bout du col de cygne offre à l opérateur une meilleure visibilité, un confort de travail et une sécurité qu'il ne retrouve pas sur les machines traditionnelles. Caractéristiques : Moteur d'entraînement de l'outil : 10 CV 400/90V fréquence de rotation de l'outil : 8000 min -1 transmission par courroie - col de cygne 915 mm Châssis fonte - Alimentation triphasée 400 V montée / descente pneumatique du doigt commandées par pédale au pied Aspiration des copeaux - commutateur de démarrage Y/.
n 2-2 Boîtier de commande : S1 0 Y QS S1 est un commutateur à came à 3 positions pour la commande du moteur d'entraînement de l'outil : 0 : Arrêt Y : couplage en étoile du moteur : couplage en triangle du moteur QS est un disjoncteur moteur pour la protection générale de la machine Schéma du moteur d'entraînement de l'outil : L 1 L 2 L 3 11 12 13 14 1 2 3 QS 1 15 1 21 22 2 S 1 0-Y- I> I> I> 11 13 15 12 14 1 23 24 25 2 31 32 33 34 35 3 M 3~ V 1 U 1 W 1 M 1 3 400/90V 21 23 25 22 24 2 31 33 35 32 34 3 V W 2 U 2 2
n 2-3 2. ANALYSE DU FONCTIONNEMENT : Pour limiter l'intensité au démarrage, la mise en service du moteur est réalisée en deux temps à l'aide d'un commutateur manœuvré par l'opérateur. Pour démarrer la machine, il est nécessaire de la mettre en énergie en fermant QS. Puis l'opérateur bascule le commutateur sur Y ce qui a pour effet de coupler le moteur en étoile et de l'alimenter. Compte tenu de ses caractéristiques 400 V / 90 V, celui-ci reçoit la tension du réseau 400 V alors qu'on devrait lui appliquer 90 V pour qu'il soit correctement alimenté lorsqu'il est en étoile. Il se trouve donc, dans ce cas, volontairement sous-alimenté. Ceci permet de réduire dans un rapport de 3 la pointe d'intensité au démarrage. En revanche, le couple est lui aussi réduit dans un rapport de 3 ce qui explique que la machine ne peut travailler normalement dans cette position. Au bout de quelques secondes, lorsque le moteur tourne à une fréquence proche de sa fréquence nominale, l'opérateur peut manœuvrer le commutateur pour obtenir un couplage en triangle et alimenter correctement les enroulements du moteur. Intensité absorbée par le moteur en étoile Intensité absorbée par le moteur en triangle Couple fourni par le moteur en étoile Couple fourni par le moteur en triangle
n 2-4 3. SYNTHÈSE : Le démarrage Y- permet de réduire l'intensité absorbée au démarrage par trois. En revanche, ce type de procédé n'autorise pas un démarrage en charge car le couple est également divisé par trois. Dans ce fonctionnement, le moteur doit être choisi pour être alimenté correctement en triangle. 4. AMÉLIORATION DE LA COMMANDE DU MOTEUR D'ENTRAÎNEMENT DE LA TOUPIE. On souhaite transformer le câblage précédent pour que le démarrage se fasse automatiquement après l'ordre de marche par un B.P. S2. Le couplage en triangle est réalisé 3 s après le démarrage en étoile. L'arrêt s'effectue par un B.P. S1. Un voyant de signalisation indiquera la fin du démarrage du moteur. Travail demandé : D'après le tableau général du courant absorbé par les moteurs asynchrones triphasés, déterminer l'intensité absorbée par le moteur de la toupie. En déduire l'intensité absorbée par le moteur à l'arrêt dès sa mise sous tension dans le cas le plus défavorable. Que peut-on dire de cette valeur? Quel est le rôle du disjoncteur moteur? Rechercher la référence qui convient pour cette application (commande manuelle par boutons) et préciser la valeur à régler. Modifier le schéma de puissance de l'installation pour prendre en compte les données précédentes. Dessiner le schéma de commande correspondant. Réponses : Dans le tableau des intensités absorbées par les moteurs asynchrones triphasés on trouve, pour une puissance de 10 CV sous 400 V, une intensité nominale de 14,8 A. La pointe d'intensité au démarrage dans le cas le plus défavorable est donc : I D = 10 x I N = 10 x 14,8 A soit 148 A. Cette surintensité est très importante et peut engendrer des échauffements anormaux et de fortes chutes de tension risquant de perturber les installations environnantes. Il est donc nécessaire de limiter cette pointe d'intensité par un démarrage Y- par exemple La pointe d'intensité serait dans ce cas de I' D = I D / 3 soit I' D = 148 / 3 = 49,3 A Le disjoncteur moteur remplace les fusibles et le relais thermique, il assure donc la protection contre les courts-circuits (protection magnétique) et contre les surcharges (protection thermique). La référence qui correspond à une puissance de 10 CV ou 7,5 kw sous 400 V est GV2-ME20. Réglage à 14,8 A.
n 2-5 DOCUMENT RESSOURCE Courant à charge nominale des moteurs asynchrones triphasés à cage Ces valeurs sont indicatives, elles varient suivant le type de moteur, sa polarité et le constructeur. 200/ 433/ 500/ puissance 208 V 220 V 230 V 380 V 400 V 415 V 440 V 40 V 525 V 575 V 0 V 90 V 750 V 1000 V (1) (1) (1) kw HP A A A A A A A A A A A A A A 0,37 0,5 2 1,8 2 1,03 0,98 0,99 1 1 0,8 0, 0,4 0,55 0,75 3 2,75 2,8 1, 1,5 1,3 1,4 1,21 1,1 0,9 0, 0,75 1 3,8 3,5 3, 2 1,9 2 1,8 1,8 1,5 1,4 1,1 0,75 1,1 1,5 5 4,4 5,2 2, 2,5 2,5 2,37 2, 2 2,1 1,5 1 1,5 2,8,1,8 3,5 3,4 3,5 3,0 3,4 2, 2,7 2 1,3 2,2 3 9, 8,7 9, 5 4,8 5 4,4,8 3,8 3,9 2,8 1,9 3 12, 11,5,,3,5 5,77 5 3,8 3,5 2,5 5 15,2 7,,1 3 4 1,2 14,5 8,5 8,1 8,4 7,9,5 4,9 4,9 3,3 5,5 7,5 22 20 22 11,5 11 11 10,4 11 9 9,,7 4,5 7,5 10 28,8 27 28 15,5 14,8 14 13,7 14 12 11,9 9 9 3 32 18,5 18,1 17 1,9 13,9 10, 10,5 7 11 15 42 39 42 22 21 21 20,1 21 18,4 17 14 12,1 11 9 15 20 57 52 54 30 28,5 28 2,5 27 23 22 17,3 1,5 15 12 18,5 25 70 4 8 37 35 35 32,8 34 28,5 27 21,9 20,2 18,5 14,5 22 30 84 75 80 44 40 39 40 33 32 25,4 24,2 22 17 30 40 114 103 104 0 57 55 51,5 55 41 34, 33 30 23 37 50 138 12 72 9 4 5 55 50 3 28 45 0 12 150 154 85 81 80 7 77 5 9 4,8 42 33 55 75 200 182 192 105 100 100 90 9 80 77 1 58 50 75 100 270 240 248 138 131 135 125 124 105 99 82 75,7 9 53 90 125 330 295 312 170 12 15 14 15 129 125 98 94 85 5 110 150 400 35 30 205 195 200 178 180 15 144 118 113 103 78 1380 425 245 233 240 215 187 140 135 123 90 200 520 4780 273 20 20 23 240 207 192 152 13 100 10 50 520 300 285 280 25 220 170 15 150 115 250 00 300 240 200 138 200 80 2 370 352 340 321 281 215 203 185 150 220 300 770 700 720 408 388 385 353 30 310 288 235 224 204 10 250 350 850 800 840 40 437 425 401 420 30 33 274 253 230 200 280 528 220 315 1070 990 584 555 535 505 445 337 321 292 239 450 1080 540 432 250 355 1150 35 05 580 549 500 370 350 318 22 500 1200 00 480 273 400 1250 710 75 50 11 540 410 390 35 288 450 00 1440 720 57 320 500 1570 900 855 820 780 80 515 494 450 350 50 170 1000 950 920 870 70 575 549 500 380 30 1980 1100 1045 1020 95 850 45 05 550 425 710 120 1200 1140 1075 90 725 94 30 480 800 1090 1450 1320 1250 1100 830 790 550 900 1220 110 1470 1390 1220 925 880 10 (1) Valeurs conformes au NEC (National Electrical Code).
n 2- Disjoncteurs Moteurs magnétothermiques modèles GV2, GV3 et GV7 Présentation Les disjoncteurs - moteurs GV2 ME, GV2 P, GV3 ME et GV7 R sont des disjoncteurs magnétothermiques tripolaires adaptés à la commande et à la protection des moteurs, conformément aux normes IEC 947-2 et IEC 947-4-1. Raccordement Ces disjoncteurs sont prévus pour un raccordement par vis - étriers. Le disjoncteur GV2 ME peut être fourni avec bornes à ressort. Cette technique permet de garantir un serrage sûr et constant dans le temps, résistant aux environnements sévères, vibrations et chocs, d'autant plus efficace avec des conducteurs sans embouts. Chaque raccordement peut accueillir deux conducteurs indépendants. Fonctionnement La commande est manuelle et locale lorsque le disjoncteur - moteur est employé seul. Elle est automatique et à distance quand il est associé à un contacteur. Protection des moteurs et des personnes La protection des moteurs est assurée par les dispositifs de protection magnétothermiques incorporés aux disjoncteurs - moteurs. Les éléments magnétiques (protection contre les courtscircuits) ont un seuil de déclenchement non réglable. Il est égal à environ 13 fois l'intensité de réglage maximale des déclencheurs thermiques. Les éléments thermiques (protection contre les surcharges) sont compensés contre les variations de la température ambiante. L'intensité nominale du moteur est affichée à l'aide d'un bouton gradué 4. La protection des personnes est également assurée. Toutes les pièces sous tension sont inaccessibles au toucher. L'adjonction d'un déclencheur à minimum de tension permet le déclenchement du disjoncteur - moteur en cas de manque de tension. L'utilisateur est ainsi protégé contre un redémarrage intempestif de la machine lors du retour de la tension, une action sur le bouton-poussoir "I" étant indispensable pour remettre le moteur en marche. L'adjonction d'un déclencheur à émission de tension permet de commander le déclenchement de l'appareil à distance. La commande du disjoncteur - moteur nu ou en coffret peut être verrouillée en position "O" par 3 cadenas. Par leur aptitude au sectionnement, ces disjoncteurs assurent, en position d'ouverture, une distance d'isolement suffisante et indiquent, de par la position des boutons de commande, l'état réel des contacts mobiles. Particularités Les disjoncteurs - moteurs s'insèrent aisément dans toute configuration grâce à leur fixation par vissage ou par encliquetage sur profilés symétriques, asymétriques ou combinés. GV2 ME GV3 ME GV2 P GV7 R GV2 ME et GV3 ME : commande par boutons-poussoirs. L'enclenchement est manuel par action sur le bouton "I" 1. Le déclenchement est manuel par action sur le bouton "O" 2 ou automatique quand il est commandé par les dispositifs de protection magnétothermiques ou par un additif déclencheur de tension. GV2 P : commande par bouton rotatif. GV7 R : commande par levier basculant. L'enclenchement est manuel par action du bouton ou du levier en position "I" 1. Le déclenchement est manuel par action du bouton ou du levier en position "O 2. Le déclenchement sur défaut met automatiquement le bouton rotatif ou le levier sur la position "Trip" 3. Le réenclenchement n'est possible qu'après avoir ramené le bouton ou le levier en position "O". Symbole : QS 1 I> I> I>
n 2-7 Disjoncteurs moteurs magnétothermiques et contacteurs pour démarreurs directs Puissances normalisées des moteurs triphasés disjoncteur contacteur 50/0 Hz en catégorie AC-3 400/415 V 440V 500V P kw Ie A Iq(1) ka P kw Ie A Iq(1) ka P kw Ie A Iq (1) ka référence domaine de réglage des déclencheurs thermiques A référence (2) 0,0 0,22 0,0 0,19 GV2 P02 ou GV2 ME02 (3) 0,1 0,25 LC1 D09 0,09 0,28 0,09 0,3 GV2 P03 ou GV2 ME03 0,25 0,4 LC1 D09 0,12 0,37 0,12 0,42 0,18 0,55 GV2 P04 ou GV2 ME04 0,4 0,3 LC1 D09 0,18 0,25 0,37 0, 0,88 0,98 0,25 0,37 0,7 0,99 0,55 1,5 0,55 1,3 0,75 2 0,75 1,1 1,8 2,37 0,37 0,55 0,75 1 1,21 1,5 GV2 P05 ou GV2 ME05 0,3 1 LC1 D09 GV2 P0 ou GV2 ME0 1 1, LC1 D09 1,1 2 GV2 P07 ou GV2 ME07 1, 2,5 LC1 D09 1,1 2,5 1,5 2, 1,5 3,0 1,5 3,5 2,2 3,8 GV2 P08 ou GV2 ME08 2,5 4 LC1 D09 2,2 5 GV2 P010 ou GV2 ME010 4,3 LC1 D09 2,,42 50 3 5,77 50 3 5 50 GV2 ME010 4,3 LC1 D09 2,,42 3 5,77 3 5 GV2 P010 4,3 LC1 D09 3 4,5 8,4 GV2 P014 ou GV2 ME014 10 LC1 D09 4 7,9 15 4,5 10 5,5 9 10 GV2 P014 ou GV2 ME01 10 LC1 D09 4 7,9 4,5 50 5,5 9 50 GV2 P014 ou GV2 ME014 10 LC1 D12 5,5 11 5,5 10,4 7,5 12 LC1 D12 GV2 P01 ou GV2 ME1 9 14 7,5 13,7 9 13,9 42 LC1 D25 7,5 14,8 50 9 1,9 50 GV2 P020 ou GV2 ME20 13 18 LC1 D25 9 18,1 50 11 20,1 50 11 18,4 10 GV2 P021 ou GV2 ME21 17 23 LC1 D25 11 21 50 GV2 P022 ou GV2 ME22 20 25 LC1 D25 15 23 10 GV2 P022 ou GV2 ME22 20 25 LC1 D32 15 28,5 35 15 2,5 25 18,5 28,5 10 GV2 P032 ou GV2 ME32 25 40 LC1 D32 15 28,5 70 15 2,5 5 18,5 28,5 50 18,5 35 70 18,5 32,8 5 22 33 50 GV7 RS40 25 40 LC1 D40 22 39 5 LC1 D80 22 70 30 45 50 GV7 RS50 30 50 LC1 D80 37 55 50 GV7 RS80 48 80 LC1 D80 30 57 70 30 51,5 5 GV7 RS80 48 80 LC1 D80 37 9 70 37 4 5 GV7 RS80 48 80 LC1 D80 45 7 5 GV7 RS80 48 80 LC1 D80 45 5 50 GV7 RS80 48 80 LC1 D115 55 80 50 GV7 RS80 48 80 LC1 D115 45 81 70 55 90 5 GV7 RS100 0 100 LC1 D115 55 100 70 75 125 5 75 135 70 90 14 5 90 129 50 GV7 RS150 90 150 LC1 D150 90 15 70 110 178 5 110 15 50 GV7 RS220 132 220 LC1 F185 110 200 70 132 215 5 GV7 RS220 132 220 LC1 F225 132 187 50 10 220 50 GV7 RS220 132 220 LC1 F25 (1) La performance de coupure des disjoncteurs GV2 P peut être augmentée par un additif limiteur GV1 L3, (2) Pour 2 sens de marche, remplacer LC1 par LC2. (3) GV2 ME ii coordination type 2 pour 400/415 V et 440 V.
n 2-8 Schéma de puissance : L 1 L 2 L 3 Schéma fonctionnel : QS 1 I> I> I> X 1-1 Vers circuit de commande 2 X 1-2 KM 2 V 1 U 1 W 1 M 1 M 3~ 3 400/90V KM 3 KM 1 W 2 U 2 V 2 Schéma de commande : Ph F 2 13 QS 1 14 1 S 1 3 2 23 23 S 2 KM 2 4 24 23 KM 3 24 KM 2 24 55 5 11 KM 1 7 8 11 KM 3 KM 1 N F 2 12 A1 KM 1 A2 12 A1 KM 3 A2 A1 KM 2 A2 H 1 X 1 X 2 Fin de démarrage