Ajuster et calibrer un système de commande électronique de moteurs

1. Régles de sécurité

Après toute intervention de maintenance ou de réparation il est obligatoire de vérifier et, si
nécessaire, de refaire les réglages, non seulement de la partie soumise aux travaux, mais
également pour l’ensemble du système (la partie mécanique commandée y comprise).

Pour effectuer les rélages on est estobligés d’actionner, dans la plupart des cas, sous
tension, donc on effectue un essai afin demettre au point le fonctionnement de
l’équipement respectif. Durant cette activité on doit respecterles mesures de sécurité
suivantes :

- La délimitation matérielle de l'emplacement est réalisée par des cloisons, écrans,
barrières.
- Des dispositifs d'avertissement graphiques doivent être placés à l'extérieur.
- Chaque accès doit être équipé d'une lampe rouge allumée avant la mise sous tension
et pendant l'essai.

- Les locaux ou emplacements doivent :
        -Être clairement délimités par le chef d'établissement.
        -Comporter des points d'alimentation en énergie électrique repérés par une plaque
        spécifiant la valeur et la nature de la tension. En BTA, ces points doivent être
        équipés d'un témoin lumineux de présence tension et éventuellement d'absence de
        tension si le degré IP est inférieur à IP 2X.
- Les appareils de mesure portatifs à main ainsi que les câbles souples doivent être
parfaitement isolés et adaptés à la tension. Les conducteurs de raccordement doivent
comporter un marquage indélébile de la section et de la tension nominale.
-La protection contre les contacts indirects doit être réalisée pour les matériels en
essai.
-Les raccordements des canalisations mobiles aux installations fixes doivent présenter
un degré IP 2X minimum en BTA si le courant d'emploi est au maximum de 16 A.
Au-delà, une consigne doit être affichée.

2. Mesurages
 
2.1. Prescriptions générales

Le personnel devra être habilité en tenant compte de l'existence éventuelle de pièces
nues sous tension dans le voisinage.

Compte tenu des risques très importants liés à ces opérations, le personnel effectuant des
mesurages doit utiliser des dispositifs de protection individuelle appropriés, tels que :

– gants isolants, tapis ou tabouret isolant pour éliminer les contacts fortuits,
– écran facial anti UV pour limiter les conséquences d'un court-circuit.
D’autre part, il est impératif de sélectionner rigoureusement le calibre à utiliser (appareils
à calibres multiples), d'utiliser du matériel adapté au type de mesurage et aux tensions qui
peuvent être rencontrées et de vérifier le bon état des appareils et du matériel de
protection (matériel devant par construction être résistant aux erreurs de gammes de
mesures).

2.2. Mesurages sans ouverture de circuit 

L’utilisation de voltmètres, de pinces ampèremétriques, pinces homopolaires, de boîtes à
bornes d'essais, nécessite que l'opérateur soit habilité indice 1 minimum et travaille soit
sur instructions, soit sous la direction d'un chargé de travaux ou d'un chargé d'intervention.
L’utilisation d'oscilloscopes ou d'appareils similaires nécessite l'intervention d'une
personne habilitée BR, ou habilitée B1 sous la direction d'un chargé de travaux ou d'un
chargé d'intervention.

2.3. Mesurages nécessitant l'ouverture de circuit

Ils consistent généralement à insérer dans un circuit des appareillages plus ou moins
complexes, tels que shunts, transformateurs d'intensité, wattmètres... On appliquera pour
ces mesurages la procédure des interventions BT ou celle des travaux hors tension, voire
celle des travaux au voisinage.

3. Procedure de calibrage

Le calibrage de tous les paramètres de l’équipement de commande électronique sera
réaliser avec les appareils de mesure appropriés (multimètre, oscilloscope, pince
ampèremétrique, etc.) selon le manuel de  service delivré par le fabriquant de
l’équipement. La procedure concréte de travail est en fonction du type et de la variante
constructive de l’équipement.

A ttre d’exemple les paramètres suivants doivent faire l’objet du calibrage :
- le courant maximum fournit au moteur,
- le rapport tension-fréquence,
- le temps d’accélération et le temps de décélération,
- la vitesse min et max de rotation du moteur

4. Vérifier le foctionnement des dispositifs de sécurité

Après avoir fini le calibrage de la commande électronique il est obligatoire de tester le just
fonctionnement des dispositifs de sécurité :

- l’arrêt du moteur dans le cas de surcharge (curant limite),
- la reinitialisation après une chute accidentale du secteur,
- le fonctionnement correct des limitateurs de fin de course (pour les parties mécaniques
en mouvement qui sont actionnées à travers le moteur commandé électroniquement),
- le fonctionnement correct des organes decommande des régimes de fonctionnement
de la commande électronique .

5. Vérifier le foctionnement de l’équipement

Cette étape a comme objectif le test fonctionnel de la commande électronique pour une
durée de temps déterminée (habituellement un nombre minimum de 10cycles
technologiques complets du système technique actionné par le moteur commandé
électroniquement.).

Si à l’expiration de la période de test tous les paramètre technologiques du système sont
conformes avec les valeurs de référence de la documentation, on considère terminée la
réparation et on arrête les documents de consignation.

Analyse de l’état réel d’un équipement

1. Généralités

L’état réel (ou actuel) d’un équipement peut être analysé par rapport à l’état de
référence(ou de fonnctionnement normal) qui résulte à travers les préscriptions
techniques specifiées par le fabricant dans le manuel d’utilisation du produit.
Afin d’éstimer l’état réel est nécessaire de :

- bien connaître le fonctionnement de principe ;
- de metriser les methodes et la succession des réglages ;
- de déterminer à l ‘aide des appareils et instruments de mesure les performances
techniques actuelles de l’équipement.

Dans le cas où est déterminée, suite à l’analyse comparative, une difference évidente, au
moins pour un paramètre fonctionnel majeur, par rapport à la valeur normale, est
nécessaire une intervention de réajustement des réglages de base de l’équipement ou,
selon la gravité du disfonctionnement, la réparation de celui-ci.

2. Poser un diagnostic

signifie d’une part, l’ensemble de mesures, de contrôles
faites pour déterminer ou vérifier les caractéristiques techniques du système, à des fins de
maintenance ou d'amélioration et, d’autre part, l’identification de la nature  du
disfonctionnement par l'interprétation de signes extérieurs et des résultats de la mesure
des paramétres fonctionnels.

Nota : En  général, un bon diagnostic implique une parfaite connaissance de
l’équipement et également une certaine expérience professionnelle dans le domaine de
l’élctronique industrielle.

3. Sources de problèmes dans un système de commande électronique de moteurs

Même si l’équipement de commande électronique à été correctement installé et réglé il
est toujors possible d’apparaître,durant l’exploitation, des pannes dûes aux causes, parfois
banales, de type :

- mauvais contact au niveu des connecteurs, favorisés par les conditions de milieu
(humidité, poussière, vibrations, chaleur) ;
-  choque thermique au niveau des dispositifs électroniques de puissance ( thyristors,
triacs,diodes, IGBTs) provoqués par un régime de surcharge temporelle du moteur
contrôllé, régime qui n’a pas été détecté à cause d’un…
-  déréglage (provoqué par des vibrations ou par des choques mécaniques) des
potentiomètres intervenant dans les références de tension des circuits de protection
(dans le cas des circuits de commande analogique);
-  corrosion des pistes du circuit imprimé sous l’influence prolongée des agents
athmosphériques nocifs.

L’installation d’un système de commande électronique de moteurs

1. Les plans et les devis

1.1 Plan  signifie (dans le sense de ce cours) la représentation d’ensemble d’un
équipement industriel qui contient un (ou plusieurs) moteur(s) électrique(s) controllé(s)
électoniquement.

Afin de devenir opérationnelle cette représentation générale doit être accompagnée par :

- un plan électromécaniquecontenant les sous-ensambles mécaniques actionnés par le(s)
moteur(s) et leurs emplacement sur l’équipement ;
- un plan électriqueregroupant les composants électriques de base de basse tension
(dispositifs de protection,de commade, de signalisation, câblage électrique) ; ce plan utilise la
simboles de l’électrotechnique ;
- un plan électroniquereprésentant le schéma de l’unité de commande électronique du
moteur, plan dans lequel sont utilisés les symboles des composants électroniques de
puissance( diac,thyristor, triac, IGBT) ainsi queles symboles de l’électronique de faible
puissance (résistor, condensateur, diode, transistor, circuits integrés,etc).

1.2 Devis²

représent l’état détaillé et estimatif de travaux à accomplir, qui constitue un
avant-projet et non pas un engagement formel.
Un devis doit contenir une liste compléte de composants, specifiant le numéro
d’identification dans le schéma de principe, le code, le type, la quantité utilisée de chacun des
composants, , le prix unitaire de chaque composant et finalement, la valeur totale
aproximative necessaire pour l’achat de ces materiels.

Observation :A ne pas faire confusion entre le deviset le manuel d’utilisation (oule livre
technique)d’un produit , celui le dernier contenant, non seulement la liste de materiels, mais
aussi, un ensemble d’informations concernant le branchement, la mise en marche, l’utilisation
et la maintenance du produit.

2. Normes en vigueur (NFC 51, NFC 53)

En industrieune normesignifie une règle fixant les conditions de la réalisation d'une
opération, de l'exécution d'un objet ou de l'élaboration d'un produit dont on veut unifier
l'emploi ou assurer l'interchangeabilité.

La Norme Française homologuée ou norme NF, c’est un ensemble des prescriptions
techniques relatives à un produit ou à une activité déterminée, condensées dans un
document établi par l'AFNOR (Assocition Française de NORmalisation).

La normes NF C51 établie les régles à respecter lors de l’installation, la mise en
marche, l’utilisation et la maintenance des machines électriques tournantes.

La normes NF C53 établie les régles à respecter lors de l’installation, la mise en
marche, l’utilisation et la maintenance des équipements électroniques de puissance (voir
les commandes électroniques des moteurs).

Observation :Il existe en réalité trois normalisations en électricité :
– internationale : la CEI (Commission Électrotechnique Internationale),
– européenne : e CENELEC (Comité Européen pour la Normalisation en Électricité),
– française : l'UTE (Union Technique de l’Électricité),

lesquelles élaborent plusieurs types de documents :

– publications ou recommandations de la CEI ;
– documents d'harmonisation (HD) ou normes européennes (EN) du CENELEC ;
– normes homologuées, normes enregistrées de l'UTE, laquelle édite également des
guides ou publications UTE (qui ne sont pas des normes).

La normalisation en France est réglementée par la loi du 24 mai 1941 qui a créé l’Association
Française de NORmalisation (AFNOR) et définit la procédure d'homologation des normes.

Cette loi est complétée par le décret n0 84-74 du 26 mai 1974, modifié par les décrets n0 90-
653 et 91-283.

Les normes homologuées doivent être appliquées aux marchés passés par l'État, les
établissements et services publics.
Par ailleurs, une norme homologuée peut être rendue d'application obligatoire par arrêté, mais
cette procédure n'a été jusqu'à présent que peu utilisée en électricité (NF C 15-100,NF C 13-
200).
Il existe deux grandes familles de normes qui visent d'une part la construction du matériel
électrique et d'autre part la réalisation des installations électriques.

Les principales normes de réalisation sont :

– la NF C 15-100 : installations électriques à basse tension,
– la NF C 13-100 : postes de livraison,
– la NF C 13-200 : installations électriques à haute tension,
– la NF C 14-100 : installations de branchement (basse tension).
Parmi les normes de conception, beaucoup plus nombreuses, citons en particulier :
– la NF EN 60529 Juin 2000 : classification des degrés de protection procurés par les
enveloppes,
– la NF EN61140 Mai 2001 : règles de sécurité relatives à la protection contre les
chocs électriques,
– la NF EN 60598-2-8 Mars 2001 : baladeuses.

Une marque de conformité est gravée sur les appareils.

Un appareil conforme à une norme est un gage de sécurité.

3. Methode d’installation

L’installation d’un système de commande électronique de moteurs doit être effectuée en
conformité avec les prescriptions techniques du fabricant et veillant à respecter strictement
les normatifs de protection et sécurité du travail.L’opération effective d’installation doit
suivre les étapes suivantes :

a) Localisationde l’emplacement de l’armoire électrique qui logéra l’équipement
électronique de commande.

Habituelement l’armoire électrique est placé dansle voisinage du moteur afin de permètre
une l’accesibilité facile de l’opérateur au organes de commande et de signalisation, et
également de permètre la circulation normale du personnel et du materiel vèrs l’outillage
actionné par le moteur contollé électoniquement, tout en tenant compte des dimensions de
gabarit limite qui doivent être respectées par l’armoire ;
Choix des appareilsélectriques de commande( boutonspoussoirs, contacteurs), de
protection suplimentaire(sectionneurs, relais thermiques) et de signalisation qui
seront placés dans l’armoire, à côté de la commande électronique;
L’exécutionde l’armoire électrique, selon les plans établi;
L’emplacementde l’armoire à l’endroit choisi
Le raccordement : -de l’équipement de commande électronique au moteur contrôlé,
et -de l’armoire au secteur

4. Mesures de sécurité lors de l’installation

Durant toute intervention(installation, utilisation, maintenance) au niveau d’un
équipement électromécanique on doit respecter strictementles règles de protection et de
sécurité du travail spécifiques pour le poste concerné.

4.1 Prévention -la meilleure strategie contre les accidents de travail.

La prévention technique est basée sur le constat que l'atteinte à l'intégrité, à la santé de
l'homme est liée à sa rencontre (ou à la rencontre d'une partie de son corps) avec le danger.
Selon les cas, le danger prend la forme d'une zone dangereuse, d'un phénomène dangereux ou
d'une substance dangereuse.

La prévention des atteintes dommageables (accidents, maladies) passe prioritairement par
la mise en oeuvre de mesures techniques et organisationnelles, visant à éliminer ou réduire
les risques, par la mise en place par exemple de protections collectives.

4.2 Protection collective vise l’ensamble de mesures, moyens et amenagements déployés
généralement lors de la conception et de la mise en place d’un poste de teravail,de sort que
l’endroit respectif ne pose en danger potentiel aucun participant au processus de production.

Concrétement les mesures de protection collective sont materialisées par :

- le respect des normes fixation mécanique des suports des machines ayant des parties
mobiles ;
- le respect des normes de branchement des tableaux ou armoires électriques( choix du
type de câbles électriques, mise à la terrre, canalisations , isolation contre le contact
accidental des zones de potententiel dangereux) ;
- signalisation correcte des zones de danger ;
- eclairage aproprié du poste de travail

Lorsque ces mesures s'avèrent insuffisantes ou impossibles à mettre en oeuvre, le
recours aux équipements de protection individuelle s'impose afin de prévenir les
risques résiduels aux postes de travail.

4.3 Protection individuelle

Les équipements de protection individuelle (ou EPI) vont du casque aux chaussures
de sécurité, en passant par les lunettes, les masques de protection respiratoire, les bouchons
d'oreille, les gants, les vêtements de protection, etc. Ils sont destinés à protéger du ou des
risques à un poste de travail : exposition cutanée ou respiratoire à un agent toxique, chaleur,
bruit, écrasement, choc, chute d'objet, électrocution...

La protection individuelle ne peut être envisagée que lorsque toutes les autres mesures
d'élimination ou de réduction des risques s'avèrent insuffisantes ou impossibles à mettre
en oeuvre. La mise en place de protections collectives est toujours préférable.

Les EPI sont parfois à l'origine de gêne ou d'inconfort lorsqu'ils doivent être portés pendant de
longues périodes : poids, chaleur, pression excessive sur une partie du corps, gêne auditive ou
visuelle... Il est donc important, pour faciliter le port et l'acceptation de l'EPI, de prendre
en compte les caractéristiques de l'utilisateur et celles de son poste de travail.

5. Instaler des cables et des canalisations

5.1 La pose et l'encastrement des gaines et canalisations

De façon générale, les fils doivent être posés sous gaine ou conduit. Quant aux câbles,
certains peuvent être posés ou encastrés directement (il faut se référer aux spécifications du
fabricant).

Les gaines et câbles peuvent être passés dans les vides de construction (huisserie des portes,
entre cloisons), à condition d'être bien isolés et qu'aucune aspérité ne puisse les endommager.
Les matériels (interrupteurs, prises, ...) ne peuvent être encastrés que dans des boîtes.

Les saignées pratiquées dans les cloisons et murs ne doivent pas compromettre la solidité de
ceux-ci : dans une cloison de 50 mm finie, on peut encastrer une gaine de 15 mm maximum,
dans une cloison de 100 mm, une gaine de 20 mm, dans des carreaux de plâtre de 60 mm, une
gaine de 16 mm, etc.

5.2. La pose des prises de courant (hauteur par rapport au sol)

Les prises de courant doivent toutes comporter la terre. De plus, elle doivent être munies
d'obturateurs (sécurité enfant).

Chaque circuit prise est protéger par un disjoncteur (16, 20 ou 32A).

A l'intérieur : une prise 16A est placée à 5 cm minimum du sol et une prise 32A à 12 cm
minimum.

A l'extérieur : les prises doivent être placées à 1 m du sol et de protection IP25.

5.3 Le passage de plusieurs circuits dans une même gaine

On appelle circuit, l'ensemble des fils alimentés par une même source et protégé par un même
dispositif de sécurité (disjoncteur ou fusible).

Une gaine peut accueillir plus d'un circuit si :

- tous les conducteurs sont isolés,
- tous les circuits proviennent du même appareil de protection général (disjoncteur
différentiel),
- la section des conducteurs ne doit pas différer de plus de 2 intervaux (1,5 et 2,5 et 4mm² ou
2,5 et 4 et 6 mm²),
- chaque circuit doit être protégé par un disjoncteur.

Dans la pratique, on peut mettre plusieurs circuits dans une même gaine. Il faut cependant
respecter le remplissage maximal de la gaine : on ne doit pas "forcer" pour passer les fils.
Exemple : pour une gaine de 16mm², la surface intérieure utile est de 30mm². On pourra
passer 3 fils de 1,5mm² (3x8,55 = 26mm² utilisés).

5.4 La section des conducteurs en fonction des prises installées

Lorsque l'on installe une prise de courant, on doit respecter les sections de fils suivantes :

Notez que dans la pratique, on utilise du fil 2,5mm² pour toutes les prises courantes de 16 à
25A.