Pour les moteurs de moyenne et grande puissances les courants de démarrage deviennent encombrants pour le réseau de distribution de l'énergie électrique et perturbent le fonctionnement des autres récepteurs. Les stagiaires doivent apprendre les principes de base de constitution des circuits de puissance et de commande pour les différents procédés de démarrage qui ont pour objectif de limiter l’intensité absorbée.
NOTE! Le formateur doit préciser le travail à effectuer pendant ces 6 heures selon le niveau de connaissances et d’aptitude des stagiaires.
2. Matériels (Équipements et matière d'œuvre) par équipe:
a) Équipement
3. Description
Ce procédé est basé sur le rapport des grandeurs entre la tension simple V et la tension composée d’un réseau triphasé de distribution.
U = V √3
Dans un premier temps, la tension appliquée à chacun des enroulements du moteur couplé en ETOILE (Υ) est une tension simple. A l’issue de ce premier temps, au couplage ETOILE est substitué le couplage TRIANGLE (∆ou D) dans lequel est appliquée à chacun des enroulements la tension composée.
Le démarrage s'effectue en deux temps (fig. - 1). C’est le mode de couplage des enroulements (d’impédance Z chacun) qui assure la diminution de l’intensité de démarrage, car dans les deux cas on obtient une impédance totale du circuit différente
( Υ ⇒2Z ; ∆ ⇒2/3 Z).
Couplage dans le temps
fig. - 1
a) I = f (n); b) T = f (n)
Caractéristiques techniques
Caractéristiques techniques
(fig. -2)
Ce démarrage convient aux machines démarrant à vide ou à couple résistant très faible. La valeur typique du couple de décollage Cdest la moitié du couple nominal Cn.
Pendant toute la phase « étoile » le couple reste faible, si le couple résistant est relativement élevé, la vitesse en fin de ce premier temps peut se trouver à des valeurs assez faibles : il en résulte alors des pointes de courant et de couple importantes au moment de changement de couplage.
Par ailleurs, l’interruption d’alimentation qui se produit au passage du couplage « étoile » au couplage « triangle » se traduit, du fait des caractéristiques inductives des enroulements, par des phénomènes transitoires de grande amplitude : ce procédé de démarrage ne convient pas pour des puissances élevées (P > 37 kW).
Seuls les moteurs dont le couplage « triangle » accepte la tension du réseau peuvent être démarrés par ce procédé (Exemple: Sur un réseau triphasé 380 V, le moteur doit comporter sur sa plaque signalétique : 380 / 660 V).
4. Déroulement du TP
4.1. Démarrage semi-automatique, un sens de marche
Schéma du circuit de puissance
L1, L2, L3 : arrivée du réseau triphasé
Q1 : sectionneur porte-fusibles tripolaire équipé avec 2 contacts à fermeture
KM1 : contacteur tripolaire, couplage « étoile », équipé avec un contact à fermeture
et un contact à ouverture
KM2 : contacteur tripolaire de ligne à un contact de fermeture et un contact à
ouverture temporisé au travail (schéma 1)ou à un contact à fermeture (schéma 2)
KM3 : contacteur tripolaire, couplage « triangle », à un contact à fermeture
KA1 : relais auxiliaire (ou contacteur auxiliaire) à un contact à fermeture et un
contact à ouverture temporisé au travail
F2 : relais de protection thermique à un contact à ouverture
M3 ~ ∆: moteur asynchrone triphasé à rotor à cage avec les enroulements statoriques qui acceptent la tension composée du réseau couplés en triangle.
Le circuit de puissance est protégé contre les court-circuits par les fusibles du type aM intégrés au sectionneur tripolaire et contre les surintensités par le relais thermique dont le calibre est égal à (In couplage ∆/ √3). Il est possible de lui substituer une protection magnétothermique de calibre égal à In couplage ∆. Le
dispositif est alors placé immédiatement après le sectionneur.
Schéma du circuit de commande
L1, L3 : arrivée du réseau triphasé
Q1 : sectionneur porte-fusibles tripolaire équipé avec 2 contacts à fermeture
KM1 : contacteur tripolaire équipé avec un contact à fermeture
F2 : relais de protection thermique
F1 : fusible
S1 : boutons-poussoirs à ouverture et à retour automatique
S2 : boutons-poussoirs à fermeture et à retour automatique
Le circuit de commande est protégé par le fusible F1 et isolé de toute alimentation par le sectionneur Q1.
Les équations de KM1 et KM2 mettent en évidence :
- la boucle d’auto-alimentation (mémorisation) :
• KM21. KM11pour KM1, schéma 1;
• KM2 . KA11. KM11pour KM1, schéma 2;
• KM21 pour KM2.
- Les verrouillages électriques entre KM1 et KM3.
La bobine du contacteur KM3 n’a pas de circuit d’auto-alimentation. C’est une raison purement technologique qui différencie les deux schémas de commande.
Dans le premier, au contacteur KM2 est associé un bloctemporisation disposant d’un contact à ouverture. Dans le second,il est fait appel à un relais auxiliaire à commande instantanée présentant un contact à fermeture instantané et un contact à ouverture différée.
Le fonctionnement du schéma 1 est illustré par le diagramme ci-dessous où ne figurent que :
- les capteurs S1 (AT) et S2 (MA),
- les organes de commande des actionneurs KM1, KM2, KM3,
- le moteur M.
Deux points importants sont à souligner :
- le contacteur KM1 est mis hors tension après un temps t = t1– t0correspondant à la temporisation du contact KM22,
- l’alimentation du moteur est interrompue au changement de couplage afin d’éviter le court-circuit entre phases. Compte tenu de l’inertie du système cette coupure momentanée d’alimentation est sans conséquence.
La traduction de ce circuit de commande en équation logique est:
Schéma 1
KM1 = Q1 . F2 . S1 (S2 + KM21. KM11) KM22. KM3
KM2 = Q1 . F2 . S1 (S2 . KM11+ KM21
KM3 = Q1 . F2 . S1 . KM2 . KM12
Schéma 2
KM1 = Q1 . F2 . S1 (S2 + KM2 . KA11. KM11) KA12. KM3
KM2 = KA1 = Q1 . F2 . S1 (S2 . KM11+ KM2 . KA11)
KM3 = Q1 . F2 . S1 . KM2 . KA11. KM12
M = KM2 (KM1 + KM3)
_______ : contacts temporisés
_______ : contacts de verrouillage électrique
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