Motorisation Motorisation ........................................................................................................................... 1

Cours sur les moteurs et variateurs de vitesse........................................................................... 2 Les moteurs ............................................................................................................................ 3

Les moteurs asynchrones ................................................................................................... 3 Moteur et 2 sens de Marche ............................................................................................... 5 Le moteur triphasé : Schéma de puissance en triphasé ...................................................... 6 Variateur CC 24V 1 sens de marche (partie commande, partie puissance) ..................... 11 Variateur de vitesse 24V CC avec 2 sens de marche ....................................................... 12 Variateur 2 sens de marche avec 2 vitesses...................................................................... 13 Le cas de l’altivar 08 ........................................................................................................ 14

Avec Automate..................................................................................................................... 15 Variateur triphasé 2 sens de marche, une vitesse par potentiomètre. Pas de sortie analogique ........................................................................................................................ 15 Variateur triphasé 2 sens de marche avec sortie analogique............................................ 15 Variateur ATV08 avec vitesse préréglée ......................................................................... 16 Exercice............................................................................................................................ 17 Sujet 96............................................................................................................................. 17

Cours sur les moteurs et variateurs de vitesse Altivar 17 sans automate avec 2 relais pour 2 sens de marche Altivar 17 avec automate pour les 2 sens de marche. Idem avec 2 vitesses (Maxi et potentiomètre), puis à l’aide d’un relais. Idem avec 2 vitesses et 2 potentiomètres. (Utilisation d’un relais avec 2NO et 2NF)

Les moteurs

Les moteurs asynchrones

GENERALITES Le moteur asynchrone représente 80% des moteurs utilisés industriellement, étant donné leur simplicité de construction et leur facilité de démarrage. D'autre part à puissance égale, c'est le moteur le moins cher. Il ne nécessite pas de source de tension particulière puisqu'il fonctionne sous la tension réseau.

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

En alimentant 3 bobines identiques décalées de 120°, par une tension alternative triphasée, on produit 3 champs magnétiques alternatifs.

Les 3 champs magnétiques alternatifs produit se composent pour former un champ tournant à l'intérieur du rotor.

Ce champ tournant crée dans le circuit électrique du rotor des courants induits qui provoquent une force magnétomotrice qui entraîne le rotor en rotation.

Couplage de la plaque à bornes 1) La plaque à bornes Il y a deux possibilités pour coupler les trois enroulements du moteur 2) Le couplage étoile

3)- Le couplage triangle

4) Choix du couplage Le choix du couplage va dépendre des informations de la plaque signalétique :

• 220V Triangle / 380V Y : Il suffit d’exécuter le couplage triangle si le réseau est de 220V entre phase ou Y s’il est de 380V

• 220V /380V : La tension la moins élevée correspond à la tension maximale que peut

supporter un enroulement. Dans notre cas les enroulements peuvent supporter au maximum une tension de 220V On devra donc adapter le couplage du moteur en fonction du réseau. Réseau 380V : Couplage Y, tension enroulement = 220V Réseau 220V : Couplage Triangle, tension enroulement = 220V

On trouve sur la plaque signalétique du moteur différentes informations :

Moteur et 2 sens de Marche

Dans les 2 cas on a une alimentation d'un moteur courant continu.

Un BP marche et un BP arrêt (voir 2 BP marche et arrêt) sont utilisés dans les 2 cas.

Les relais moteur (appelé KMi, avec i l'indice du relais).

On sépare la commande de la puissance (Commande en 24VCC ou 24VAC et la puissance en 24VCC, 48VCC, 220VCC). Les sécurités électrique (Thermique, Fusible,...) ne sont pas représentés.

Schéma de Gauche: Un sens de marche

• Alimentation du relais classique avec arrêt prioritaire. • Un contact du relais NO maintient le signal. • 2 contacts de puissance du relais permettent l'alimentation du moteur

M1 2

Moteur CC 1sens

3 4Marche 1 2Arrêt

km10

A1A2 KM1

3/L2

1/L1 2/T1

4/T2km11Valeur

3 4Avant 1 2Arrêt

km20

A1A2 KM2

3 4Arrière 1 2Arrêt

km31

A1A2 KM3

M1 2

Moteur CC 2 sens

3/L2

1/L1 2/T1

4/T2km21Valeur

3/L2

1/L1 2/T1

4/T2km31Valeur

24CC 24CC

Schéma de droite: Deux sens de marche

• Utilisations de 2 relais monostable. • Sécurité mécanique et électrique présent au niveau du relais.

• On niveau de la puissance pour inverser le sens de rotation, on inverse 2 phases moteur.

Question 2 sens de marche : Comment faire le même schéma avec un BP arrêt comportant qu’un seul contact NF ? Proposer une sécurité électrique pour éviter les 2 sens de marche.

Le moteur triphasé : Schéma de puissance en triphasé

Sectionneur

Le sectionneur consiste à isoler électriquement une installation et son réseau.

C’est un appareil mécanique manœuvrable par un opérateur, qui ne doit pas être manœuvré en charge.

Protection contre les courts circuits

Le fusible qui réalise une protection phase par phase qui interrompent le courant par fusion, (montée brutal de l’intensité) ils ont montées sur un porte fusible. Leur calibre doit être immédiatement supérieur au courant pleine charge du circuit. (dés que vous avez un fusible dans un projet pour pouvez vous attendre à l’oral à la question, quel calcul avez vous fait pour déterminer son calibre)

Les disjoncteurs magnétiques :Non destructif par rapport au fusible, plus cher et réagi plus rapidement qu’un fusible pour de faible intensité.

Protection contre les surcharges

Les relais thermique permettent d’éviter une surcharge du moteur en intensité qui provoque son échauffement, et limite sa durée de vie. Par exemple une augmentation de 10°C par rapport à la température définie par sa classe réduit sa durée de vie de 50%.

Le principe utilisé est la dilatation d’un bilame métallique qui libère une came.

(on peut être amené à court-circuités le relais dans la phase de démarrage ou l’on à un pic d’intensité)

Mode de réarmement: Auto ou Manuel.

Peut aussi être associé à un contact.

Courbe de déclenchement d’un disjoncteur moteur:

La protection thermique et la protection contre les courts-circuits n’ont pas le même domaine de validité comme on peut le constater sur ce graphe.

Le contacteur électromagnétique tout ou rien

Appareil mécanique de connexion commandé par un électroaimant. Lorsque la bobine est alimentée, le contacteur se ferme.

Exemple d’association de base

Le schéma de puissance Coté gauche: Un schéma réalisant les 4 fonctions de base soit le sectionnement, la protection contre les courts-circuits, protection contre les surcharges et la commutation. Côté droit: Voici un exemple d’appareil multiple. Les même fonctions sont réalisés mais à l’aide d’un disjoncteur moteur, qui réalise 3 fonctions.

La schématisation illustré

Le schéma de commande Coté gauche

Par commutateur avec un sens de marche avec les éléments suivants:

• Disjoncteur Q1

• Fusible F1 (symbole: décrochage automatique)

• Commutateur S1

• Relais KM1.

Coté droit

Schéma de commande à 2 sens de rotation avec verrouillage électrique et mécanique.

L’enclenchement se fait par bouton poussoir S2 et S3, l’arrêt est réalisé par S1.

La commande par commutateur est admissible seulement pour des machines non dangereuse (pompes, climatiseurs). Dans tous les autres cas, utiliser une commande manuelles par boutons poussoirs à impulsion comme sur la figure de droite.

Le Variateur de vitesse (Altivar 17 de télémécanique)

KM1: Contacteur de mise sous tension;

KA1: Relais pour la commande de la marche avant;

KA2: Relais pour la commande de la marche arrière;

P1 et P2 potentiomètre permettant de régler la vitesse des deux sens de marche. (Les potentiomètres fournissent une tension en E1 variant de 0 à 10V)

Petit exercice associé :

Voici la symbolisation d’un module de sortie TOR d’un automate. Celui ci commande notre variateur de vitesse.

Variateur CC 24V 1 sens de marche (partie commande, partie puissance)

A1A2 K134m

12

arret

K1( 01 - G )

Non UtiliséEnroulement Secondaire

24V 0V Enroulement moteurCommande

d'arrêt Consigne [0 à +5V]Sens à respecter

L1 L2 U V U" V" Pl Stop +0V Input +5V

VarCC1

M1 2

M1

P1Valeur

K1( 01 - G )

1

3

2

4

T1

alt11

alt23

+ 2

- 4

Pdd1Valeurpont de diode rond

12F1

Variateur de vitesse 24V CC avec 2 sens de marche

A1A2 K1

NCNOP( 02 - G ) ( 02 - I )

34MAV

12

arret

K1( 02 - Q )

A1A2 K2

NCNO( 02 - I ) ( 02 - I )

P( 02 - F )

34MAR

K2( 02 - K )

Non UtiliséEnroulement Secondaire

24V 0V Enroulement moteurCommande

d'arrêt Consigne [0 à +5V]Sens à respecter

L1 L2 U V U" V" Pl Stop +0V Input +5V

VarCC1

M1 2

M1

P1Valeur

K2

( 02 - K )

1

3

2

4

T1

alt11

alt23

+ 2

- 4

Pdd1Valeurpont de diode rond

3/L21/L1

2/T1 4/T2

K1( 02 - K )

3/L21/L1

2/T1 4/T2

K2( 02 - K ) K1

( 02 - K )

12 F2

Variateur 2 sens de marche avec 2 vitesses

L11

L22

L33

U4

V5

W6

PL7

FW8

RW9

0v10

I/O11

10v12

Altivar1Télémécanique

M3 ~

U V W

M1

1

2

EV1

12

3

P1

12

3

P2

1

3

2

4

T1

alt1

1

alt2

3

+2

-4

Pdd1

Valeurpont de diode rond

KM2

NCNO( 01 - L )

KM2KM1

NCNO( 01 - K )

KM1

A1

A2

KM1( 01 - I )

A1

A2

KM2( 01 - I )

C01

02

C13

14

C25

26

C37

38

C4,79

410

511

612

713

C8,1214

815

916

Abr.1 Sorties TOR Ox,y

O0,0 : Sortie pour une électrovanne de distributeur O0,1 et O0,2 : Marche avant et marche arrière. O0,3 et O0,4 : Sélection des 2 vitesses

Le cas de l’altivar 08 Variateur faible puissance (0.18 à 1kW)

(1) Contact du relais de sécurité, pour signaler à distance l'état du variateur (Ouvert en cas de défaut)

Les réglages par défaut sont :

LI1: Sens Avant LI2: Sens Arrière LI3/LI4: 4 vitesses présélectionnées: Vitesse 1= Consigne sur AI1 (LI3=0, LI4=0), Vitesse 2= SP2 (LI3=1, LI4=0), Vitesse 3 = SP3 (LI3=0,LI4=1), Vitesse 4= HSP (LI3=1, LI4=1).

Rappel : La vitesse maxi est obtenue pour une fréquence de 50Hz. Exercice : Réaliser un grafcet donnant les 4 vitesses les unes après les autres dans un sens, puis un retour en vitesse lente. Proposer le même grafcet avec une sortie analogique. Voir sujet 2001 : Fichier U52-3res.pdf pour choix des composants et réglage de paramètres. Faire un travail sur un moteur de 10kW par exemple

Avec Automate

Variateur triphasé 2 sens de marche, une vitesse par potentiomètre. Pas de sortie analogique

C01

02

C13

14

C25

26

C3,77

38

49

510

Sorties 8 Tsx1 8 SortiesM

3 ~

U V W

M1

P1Valeur

L11

L22

L33

U4

V5

W6

PL7

FW8

RW9

0v10

I/O11

10v12

Altivar1 Télémécanique

Variateur triphasé 2 sens de marche avec sortie analogique

0+1

0-2

1+3

1-4

0V5

24V6

Analogique1

Sorties Analogiques

C01

02

C13

14

C25

26

C37

38

C4,79

410

511

612

713

C8,1214

815

916

Abr.1 Sorties TOR Ox,y

I0,11

I0,22

I0,33

I0,44

I0,55

I0,66

I0,77

24 V24 V

0 V0V

I0,00

Abr.2 Entrées Automates Type PNP

L11

L22

L33

U4

V5

W6

PL7

FW8

RW9

0v10

I/O11

10v12

Altivar 17Télémécanique

M3 ~

U V W

M2

1

Dcy

Marche Avant, Vitesse 50%O0,0 et OW1,0

2

3

Fin course avant

fin course arrière

Marche arrière, vitesse 100%O0,1 et OW1,0

Arrêt moteur

5

6

31

2 4

Q1

Variateur ATV08 avec vitesse préréglée

1

Dcy

Marche Avant, Vitesse 10%O0,0 et OW1,0 + LI3+LI4

2

3

T/x2/2s

t/x3/2s

Marche avant, vitesse 30%O0,0 et OW1,0 +LI3 + LI4

Arrêt moteur

Marche Avant, Vitesse 100%O0,0 et OW1,0 +LI3+LI4

4

5

Fin de course avant

Marche arrièreO0,1

Vitesse sortie analogique

Fin course retour

0+1

0-2

1+3

1-4

0V5

24V6

Analogique1

Sorties Analogiques

C01

02

C13

14

C25

26

C37

38

C4,79

410

511

612

713

C8,1214

815

916

Abr.1 Sorties TOR Ox,y

I0,11

I0,22

I0,33

I0,44

I0,55

I0,66

I0,77

24 V24 V

0 V0V

I0,00

Abr.2 Entrées Automates Type PNP

AIAI

Terre11

L12

L23

Terre24

U5

V6

W7

COM8

+510

A011

R1A12

R1C13

LI114

LI215

LI316

LI417

+1518

ATV08

M3 ~

U V W

M1

LI1: O0,0 Marche AvantLI2: O0,1 Marche Arrière

LI3 & LI4: O0,2 et O0,3 : Selection vitesse

Variateur de vitesse altivar 08 avec sorties analogiques TSX17Plusieurs vitesses préenregistrées (10%,30%,100%)selon le tableau suivant:10%:LI3=1 LI4=030%:LI3=0 LI4=1100%:LI3=1 LI4=1le retour: LI3=LI4=0 (Consigne sur Com AI +5)

Le postérieur

X2

X3

X4

O0,0

X2

X4

X3

X4

O0,2

O0,3

OO,1

X5

1000->OW1,0

Exercice Réaliser le câblage réalisant les conditions suivantes: Variation de vitesse sur la gamme de fréquence 0 à 50Hz via l'automate. 2 sens de marches (Marche Avant et Arrière) commandé par l'automate. Moteur triphasé 220V, l'alimentation est en monophasé. Un relais de sécurité doit être mis en place, relais de sécurité commandé par un ARU et un bouton marche. L'automate doit être informé de l'état du relais de sécurité et doit pouvoir le cas échéant désarmé celui ci. Ce relais de sécurité est donc indépendant de l'automate. Un sectionneur général doit être mis en place.

L11

L22

L33

U4

V5

W6

PL7

FW8

RW9

0v10

I/O11

10v12

Altivar1Télémécanique

0+1

0-2

1+3

1-4

0V5

24V6

Analogique1

Sorties Analogiques

C01

02

C13

14

C25

26

C37

38

C4,79

410

511

612

713

C8,1214

815

916

Abr.1 Sorties TOR Ox,y

I0,11

I0,22

I0,33

I0,44

I0,55

I0,66

I0,77

24 V24 V

0 V0V

I0,00

Abr.2 Entrées Automates Type PNP

Sujet 96

Câblage d’un variateur de vitesse spécifique avec des entrées automates TOR.

On se propose d'élaborer le schéma électrique de commande du variateur.

Données

• Marque Leroy Somer type FMV104 • Ce variateur permet d'obtenir 2 fréquences différentes de rotation.

• Ces 2 fréquences sont réglées en usine, et non accessible par l'opérateur.

Les 2 fréquences retenues sont:

• Une fréquence rapide de 75% de N maxi; réglage sur potentiomètre externe accessible. • Une fréquence lente 10% de N maxi

Marche / Arrêt commandé par le contact O1,0

Fréquence lente est obtenue lorsque le contact O1,1 est ouvert.

Fréquence rapide est obtenue lorsque le contact O1,1 est fermé.

En cas de surcharge, il est impératif de provoquer l'arrêt normal du variateur afin de protéger le moteur.

(Schéma du variateur associé à l'automate)