CONSTRUCTION ELECTRIQUE BTS ATI 1 1/6 PROTECTION ET COMMANDE DES MOTEURS 1. POSITION DU PROBLÈME TECHNIQUE 1.1. Les moteurs Les moteurs électriques sont partout présents : applications: - mise en mouvement des machines - entraînement des fluides secteurs d'activités: - industrie - bâtiment - infrastructures 1.2. Les départs-moteurs Associés aux moteurs, les départs-moteurs sont des dispositifs de commande et de protection devant répondre aux besoins suivants : (à des degrés divers selon les types d'application) la garantie de la protection des personnes et des biens quels que soient les niveaux de surintensité rencontrés ; la réduction des pertes de production et des coûts de maintenance en minimisant les temps d'intervention et les frais de remplacement du matériel ; l'assurance pour l'exploitant d'une meilleure disponibilité de l'énergie pour une sûreté optimisée des installations. Pour assurer ces fonctions les départs-moteurs doivent réaliser les fonctions suivantes : Le sectionnement autorise, en toute sécurité, l'intervention des opérateurs sur les installations ou leurs machines et sur leurs équipements électriques. L'interruption permet, en mode manuel, d'interrompre ou d'établir un circuit en charge et fait office d'arrêt d'urgence. La commutation établit ou coupe le circuit d'alimentation du moteur. Elle peut être manuelle ou automatique. La protection contre les courts-circuits provoque l'ouverture rapide du circuit concerné sur détection des courts-circuits survenus lors d'incidents électriques ou mécaniques. Elle évite la détérioration du moteur et des appareillages, les perturbations sur le réseau électrique, les risques d'incendie ainsi que leurs conséquences humaines. La protection contre les surcharges entraîne l'ouverture du circuit avant que l'échauffement du moteur et des conducteurs ne devienne excessif ou destructif. Si besoin le contrôle de phases (ordre, absence, mini/maxi), du défaut d'isolement, de la température. Variation de vitesse, démarrages progressifs et particuliers (étoile triangle, 2 vitesses, ).
CONSTRUCTION ELECTRIQUE BTS ATI 1 2/6 2. LE SECTIONNEUR : 2.1. Fonction du sectionneur : Le sectionneur assure l isolement du circuit aval dans un but de sécurité et pour faciliter les opérations de maintenance. Par exemple, chaque installation étant munie de son sectionneur, il n est pas nécessaire d arrêter toute l usine pour intervenir sur une seule installation. De plus, la plupart des sectionneurs supportent les cartouches fusibles destinées à protéger l installation contre les court-circuits. Ce sont des sectionneurs porte-fusibles. Le sectionneur ne possède aucun pouvoir de coupure. Il ne doit donc pas être manoeuvré en charge. 2.2. Symboles : Sectionneur Sectionneur porte fusible 2.3. Exemple : 7 13 23 13 8 14 24 14 DK1-FB14+ poignée de commande LS1 D25 + dispositif de cadenassage 2.4. Fonctionnement : On distingue 2 sortes de circuit : les contacts de puissance notés 1, 3, 5, 7-2,4,6,8 les contacts de commande ou contacts de précoupure notés 13, 14 et 23, 24. A l ouverture du sectionneur, les contacts de précoupure insérés dans le circuit de commande s ouvrent avant les contacts de puissance. L ouverture des contacts de précoupure entraîne l ouverture du contacteur. Ce principe permet de couper le circuit de puissance à vide (car déjà couper par le contacteur) par le sectionneur. Le sectionneur doit donc être obligatoirement utilisé avec un contacteur (à moins d être sur qu il ne pourra pas être manoeuvré en charge).
CONSTRUCTION ELECTRIQUE BTS ATI 1 3/6 3. INTERRUPTEURS (sectionneurs) : 3.1. Fonction de l interrupteur - sectionneur : Le sectionneur assure l isolement du circuit aval et l interrupteur permet l ouverture et la fermeture en charge de n importe quel circuit. L interrupteur - sectionneur assure donc ces 2 fonctions et dans la plupart des cas assure la fonction de porte-fusible pour la protection contre les court-circuits. Il permet de plus la commande directe des moteurs. Comme pour la plupart des circuits, on peut lui ajouter une poignée de commande et des contacts auxiliaires. 3.2. Symbôles : Interrupteur Interrupteur porte-fusibles 3.3. Exemples : VD-0 calibre 25 A. GS1-FD3 + poignée de commande 4. LE CONTACTEUR : 4.1. Fonction du contacteur : Un contacteur permet de commander l ouverture et la fermeture d un circuit en charge ou non. Il se présente comme un relais particulier pouvant commuter de fortes puissances ( c est à dire un pouvoir de coupure élevé ( contrairement au sectionneur). C est grâce au contacteur que l on pourra commander un moteur de façon semiautomatique ou automatique (par le biais d un automate).
CONSTRUCTION ELECTRIQUE BTS ATI 1 4/6 4.2. Catégories d emploi : Catégorie Récepteur Fonctionnement AC1 Four à résistance Charge non inductive ou faiblement inductive AC2 Moteur à bague Démarrage, inversion de marche ALTERNATIF AC3 Moteur à cage Démarrage et coupure du moteur lancé AC4 Moteur à cage Démarrage et marche par à coup DC1 Résistance Charge non inductive DC2 Moteur shunt Démarrage, coupure CONTINU DC3 Moteur shunt Démarrage et marche par à coup 4.3. Symbole : DC4 Moteur série Démarrage, coupure DC5 Moteur série Démarrage et marche par à coup Contacteur 4.4. Exemple : A1 1 3 5 13 LC1 D3210 A2 14 4.5. Fonctionnement : Lorsque la bobine de l électroaimant (borne A1 - A2) est alimentée, le contacteur se ferme établissant par l intermédiaire des circuits de puissance (1, 3, 5 et 2, 4, 6 pour un contacteur tripolaire) la liaison entre le réseau et le récepteur. Sous l action des ressorts de rappels, dés que la bobine n est plus alimentée, le contacteur s ouvre. Remarque : Les contacts auxiliaires instantanés à fermeture (noté F) et les contacts auxiliaires instantanés à ouverture (noté O) sont actionnés dès que la bobine est alimentée.
CONSTRUCTION ELECTRIQUE BTS ATI 1 5/6 5. LE RELAIS THERMIQUE : 5.1. Fonction du relais thermique : Le relais thermique permet de protéger le circuit dans lequel il est insérer contre les surcharges en courant. 5.2. Symbole : relais thermique 5.3. Exemples : 95 97 96 98 LR2-D23 5.4. Fonctionnement : Le relais thermique est constitué de 2 parties : une partie puissance bornes 1, 3, 5-2, 4, 6 reliées au contacteur, une partie commande : contacts à ouverture 95-96 et contact à fermeture 97-98. Le relais thermique est constitué de bilames qui, lorsque I devient supérieur au courant de réglage Ir, se déforment et provoquent l ouverture des contacts 95-96 (et la fermeture des contacts 97-98). temps Courbe de déclenchement pour le LR2 D.. 10 s 3s 2s Courant 1 3 10 20 x Ir
CONSTRUCTION ELECTRIQUE BTS ATI 1 6/6 6. LE DISJONCTEUR MOTEUR : 6.1. Fonction du disjoncteur moteur : Le disjoncteur permet de protéger le circuit dans lequel il est inséré : - contre les court-circuits (fonction magnétique) - éventuellement contre les surcharges en courant (fonction thermique) Il assure de plus le rôle d interrupteur - sectionneur. 6.2. Symbole : I> 6.3. Exemples : A1 A2 I >> I >> I >> I > I > I > I > I > I > GV2-M10 INTEGRAL 32 Remarques : Le disjoncteur moteur permet de faire l économie d un relais thermique si il possède une protection thermique réglable. Il existe des disjoncteurs moteur qui intègre en plus des fonctions de protection et de sectionnement la fonction de commande : c est le cas de l intégral 32 de Télémécanique.