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Commande électronique de moteurs Examen pratique

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1. Q290 1390 C 4 KE O as le AoT V1 aS yI a Hgt g wll S aso ji z91 lt iH i Ris ns Le Tae 3 n J FA AO lt ON Laj ao 4 4z gl as MR VER z 9 vs HT 1y 4 1v usi anyu 1 be e a 4 UE T3 030 00V EN ul a 2 0O o OVS ee VO O mvo 22 SCH MA SYNOPTIQUE FIGURE 4 www cours ofppt com 38 OFPPT DRIF R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 4 7 8 Maintenance du variateur RECTIVAR 4 Il est important de proc der une installation minutieuse si l on veut viter un d faut de fonctionnement Un mauvais contact une connexion d fectueuse peuvent cr er le d faut de fonctionnement Il est important de suivre la proc dure d installation qui est indiqu e dans le manuel de service du manufacturier Les pannes qu on peut retrouver sont Le moteur ne tourne pas mauvaise r gulation la vitesse chute en fonction de la charge instabilit du moteur le r glage de la vitesse est impossible les fusibles fondent Pour le d pannage il est recommand de se munir d un appareil de mesure ou de contr le soit e un amp rem tre ou une pince amp rem trique e un voltm tre ou un multim tre e un ohmm tre ou une sonnette e un oscilloscope Le tableau 2 3 nous donne les diff ren
2. R seau 7 Moteur 7 _Altivarie OZO L i Tension Courant de ligne 1 Puissance Courant Courant Puissance R f rence Masse d alimen mono tri indiqu e de sortie transitoire tation _phas phas sur plaque permanent maximal 2 E V A A KW HP A A kVA kg 208 240 4 0 37 0 5 2 1 3 2 0 9 ATV 16U09M2 3 1 800 50 60 Hz n monophas NN Po PONN D 7 0 75 1 4 5 4 1 8 ATV 16U18M2 3 1 850 208 240 14 10 1 5 2 7 1 10 2 9 ATV 16U29M2 3 3 300 50 60 Hz es monophas p _ E ou triphas D un 0 Fe 18 14 22 3 10 14 4 1 ATV 16U41M2 3 4 300 400 460 3 3 0 75 1 2 3 3 1 1 8 ATV 16U18N4 3 3 400 50 60 Hz r o triphas z B E 6 1 5 2 4 1 5 5 2 9 ATV 16U29N4 3 3 400 9 22 3 5 8 7 9 4 1 ATV 16U41N4 3 4 400 12 3 4 7 8 11 5 4 ATV 16U54N4 3 4 400 16 4 5 10 5 14 2 7 2 ATV 16U72N4 3 5 000 FIGURE 5 23 CARACT RISTIQUES LECTRIQUES 5 6 2 Raccordement du variateur Le variateur peut tre aliment partir d un r seau triphas de 380V ou 220V monophas selon la puissance Figure 5 24 La consigne de vitesse peut tre donn e partir d un potentiom tre de 2KQ ou d un signal de proc d 4 20 mA Le sens de marche est tabli par des contacts ext rieurs pouvant tre des interrupteurs des relais ou un automate programmable Des contacts de relais internes aux variateurs donnent l tat de celui ci ils sont utilis s pour signaler distance l tat du variateur Un module de freinage et une
3. R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 1 3 Commande de moteurs asynchrones triphas s Depuis les ann es 70 on utilise de plus en plus des moteurs courant alternatif synchones et asynchrones Ces moteurs sont plus robustes que les moteurs courant continu ayant des performances similaires et leur co t est moins lev Les moteurs courant alternatif sont aliment s par des tensions et des fr quences variables partir e de gradateurs thyristors Figure 1 4 e d onduleurs autonomes fr quence variable Figure 1 5 e de cycloconvertisseurs Figure 1 6 Alimentation Gradateur triphas e thyristors FIGURE 1 4 GRADATEUR Alimentation c a Onduleur monophas e ou 3 autonome triphas e Redresseur fr quence variable FIGURE 1 5 ONDULEUR AUTONOME FR QUENCE VARIABLE Alimentation triphas Cycloconvertisseur thyristors FIGURE 1 6 CYCLOCONVERTISSEUR OFPPT DRIF 13 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs CHAPITRE 2 Le convertisseur alternatif continu Le convertisseur C A C C nous donne partir d une source de tension alternative monophas e ou polyphas e une tension continue qui peut tre fixe ou variable Figure 2 1 Tension alternat
4. Durant cette tape on doit v rifier chacune des hypoth ses identifi es la premi re tape Pour ce but on fait appel aux sens vue ou e odorat ou toucher ou aux instruments de mesure appropri s pince amp rem trique multim tre oscilloscope tachym tre etc Le r sultat des v rifications conduit poser un bon diagnostic 3 Correction du probl me et remise en service Cette derni re tape consiste appliquer le correctif n cessaire pour remettre le syst me en tat de marche Lorsque le correctif t apport il est important de s assurer que le fonctionnement est conforme avec les prescriptions du fabricant Pour ce faire il est conseill de v rifier les diff rents modes de marche le fonctionnement des dispositifs de protection la valeur de r glage des principaux points de test selon la documentation technique du produit Observation L activit de d pannage r paration d un quipement lectronique doit adapter les tapes mentionn es aux particularit s constructives et fonctionnelles de celui ci impliquant une parfaite connaissance du fonctionnement normal du syst me la metrise de la lecture des sch mas electriques et lectroniques et des techniques de mesure et d interpretation des r sultats en lectronique La liste des pannes possibles doit tre dress e en correlation avec le manuel technique du produit et tenant compte du sch ma bloc d ensemble du syst me tech
5. OFPPT DRIF 109 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs e Fr quence de d coupage 10kz non 6 A partir du menu de configuration s lectionnez Fontions sp ciales ou F4 et r glez les param tres suivants e Adaptation la rampe de d c l ration bra oui e Compensation de glissement SLP oui e Injection automatique de cc F lt 0 1hz e Red marrage automatique Atr oui e Reprise la vol e Flr non e Arr t sur coupure de r seau Stp non e Rampe lin aire Tz partir du menu de configuration s lectionnez R glages ou F6 et configurez les param tres suivants pour changer de champ utilisez la touche de tabulation Vitesse e Acc l ration Acc 10 0s e D c l ration dec 3 0s e Petite vitesse LSP 0hz e Grande vitesse HSP 50hz Courant e Protection thermique ItH 10A e Amplitude d injection cc Idc 1 3A e Temps d injection tde 0 5s Boucle de r gulation e Loi U F Ufr 20 e Gain de boucle de fr q FIG 33 7 Pour sauvegarder le programme sur disquette s lectionnez le menu fichier ALT F et selectionnez enregistrer sous 9 Sauvegardez sous le nom a variat cfg 5 5 3 2 Programmation du variateur en mode connect Cette commande permet de connecter le variateur l ordinateur Au lancement du logiciel si le variateur est pr sent sur le module de communication le logiciel se placera
6. fr quence variable sont surtout utilis s dans e La commande de vitesse des moteurs alternatifs g n ralement asynchrones e alimentation d ozoneurs de g n rateurs ultra son et de fours induction 5 5 L onduleur fr quence variable La m thode la plus utilis e pour varier la vitesse d un moteur triphase est sans aucun doute celle utilis e par l onduleur autonome fr quence variable Dans ce type de variateurs diff rents montages sont utilis s et chacun d eux pr sente des avantages et des inconv nients selon le domaine d application On retrouve e onduleur autonome source de tension e onduleur modulation de largeur d impulsion M LI 5 5 1 L onduleur autonome source de tension Ce variateur de vitesse est constitu d un redresseur triphas thyristors compl tement command s suivi d un filtre de tension inductance et condensateur et d un onduleur autonome thyristors ou transistors Figure 5 13 Consigne de vitesse Seuils limites acc d c vit max llim etc Filtre Redresseur A Onduleur autonome contr l L ae fe est a ee cn GE GS Fr quence appropri e Tension appropri e Unit de commande et d allumage FIGURE 5 13 ONDULEUR TENSION VARIABLE OFPPT DRIF 47 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Afin de m
7. tcond E moy E entr e z4 650 x 0 66 429V Q10 3 points Quelles sont les trois formes d ondes de sortie qu on retrouve pour un onduleur autonome l forme d onde rectangulaire 2 forme d onde en craineaux 3 forme d onde modulation de largeur d impulsion OFPPT DRIF 122 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Commande lectrique de moteurs Examen th orique 2 Solutionnaire Q1 3 points Donnez trois m thodes de variation de vitesse pour les moteurs courant alternatif e gradateurs thyristors e onduleurs autonomes fr quence variable e cycloconvertisseurs Q2 3 points Dessinez le diagramme synoptique d un variateur de vitesse thyristor pour un moteur courant continu Alimentation c a Moteur c c Tension continue variable Consigne de vitesse p Unit de Impulsion d amor age commande Redresseur contr l Seuils limites Mesure de la vitesse Signal de r troaction Q3 3 points Quelles sont les deux m thodes permettant la r gulation de vitesse d un moteur courant continu e par g n ratrice tachym trique e par tension d induit ou f c m Q4 3 points Dans un r gulateur de vitesse pour moteur courant continu quel est le r le du comparateur d erreur C est un amplificateur de dif
8. 5 6 Variateur de vitesse ALTIVAR 16 51 5 6 1 Caract ristiques techniques 52 5 6 2 Raccordement 53 5 6 3 Loi tension fr quence 54 5 6 4 Maintenance du variateur ALTIVAR 16 54 5 7 Application d un variateur fr quence variable 55 5 7 1 Station de pompage sans variateur 55 5 7 2 Station de pompage avec variateur 56 6 Le convertisseur alternatif alternatif 58 6 1 Le gradateur 58 6 1 1Le gradateur monophas 58 6 1 2 Le gradateur triphas 59 6 1 3 Applications des gradateurs 60 6 2 Le cycloconvertisseur 60 6 2 1 Les applications des cycloconvertisseurs 61 7 L installation d un syst me de commande de moteurs 62 7 1 Les plans et les devis 62 7 1 1 Plan 62 7 1 2 Devis 62 7 2 Normes en vigueur 62 7 3 M thodes d installation 63 7 4 Mesures de s curit lors de l installation 64 7 4 1 Pr vention 64 7 4 2 Protection collective 64 7 4 3 Protection individuelle 65 OFPPT DRIF 3 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 7 5 Installer les c bles et les canalisations 65 7 5 1 La pose et l encastrement des gaines et canalisations 65 7 5 2 La pose des prises de courant 65 7 5 3 Le passage de plusieurs circuits dans une m me 65 gaine 7 5 4 La section des conducteurs en fonction de courant 66 8 Analyse de l tat r el d un quipement 67 8 1 G n ralit s 67 8 2 Poser un diagnostic 67 8 3 Sources de probl mes dans un
9. 60 plus tard Le m me sc nario se r p te avec les thyristors Th3 et Th4 Dans le cas de charge inductive moteur courant continu on branche une diode de roue libre en parall le avec la charge Ce circuit est plus utilis en industrie que le circuit pr c dent car il offre un meilleur rendement OFPPT DRIF 21 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Th1 Th3 T VANTAN IAN L2 VONS aA nn mare ne FIGURE 2 14 REDRESSEUR TRIPHAS EN PONT COMPLETEMENT COMMANDE FIGURE 2 15 FORME D ONDE POUR UN REDRESSEUR TRIPHAS EN PONT COMPLETEMENT COMMANDE Tension moyenne la charge La tension moyenne la charge est donn e par l quation 2 9 343 E moy 22 max cos amp 2 9 m OFPPT DRIF 22 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs CHAPITRE 3 Le convertisseur continu continu le hacheur Le hacheur est un commutateur statique constitu de thyristors ou de transistors qui permet de transformer une tension continue fixe en une autre tension continue variable 3 1 Tension continue tension continue fixe variable FIGURE 3 1 CONVERTISSEUR CONTINU CONTINU On distingue deux types de hacheurs couramment utilis s e les hacheurs d volteurs ceux ci f
10. E moy E entr e 3 1 Th p riode de hachage tcond p riode conduction du thyristor L amor age des thyristors aliment s en courant continu ne pr sente pas de difficult particuli re Par contre leur d samor age n cessite des circuits suppl mentaires de blocage Il existe de nombreux dispositifs hacheurs qui se diff rencient les uns des autres par leur circuit de blocage Le r le de ce circuit est de forcer l extinction du thyristor principal la fin du temps de conduction La Figure 3 4 repr sente un hacheur d volteur dont le thyristor principal Th1 est bloqu l aide d un thyristor auxiliaire Th2 et d un circuit LC Th1 E entr e FIGURE 3 4 HACHEUR D VOLTEUR AVEC SON CIRCUIT DE D SAMOR AGE OFPPT DRIF 24 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Pour pemettre au condensateur de se charger M et N le thyristor Th2 doit tre amorc le premier alors Thl est l tat bloqu Lorsque le condensateur est charg le thyristor Th2 se bloque Quand Th1 est amorc le courant circule dans la charge et le condensateur se charge dans l autre polarit travers L et D Lorsque le thyristor Th2 est amorc une tension n gative est appliqu e sur Th1 par le condensateur et Th1 se bloque Et ensuite le cycle recommence 3 2 Le hacheur survolteur Le sch ma de principe
11. Es t ms Eo t ms lo t ms FIGURE 1 2 OFPPT DRIF 79 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 6 partir des formes d ondes d terminez la valeur moyenne de tension et de courant omoyen T Vc c Tomoyen AC C 7 Comparez ces r sultats avec ceux obtenus l tape 4 Sont ils identiques 8 Quel est le rapport entre la tension de sortie et la tension d alimentation Eo Es 9 D terminez la fr quence du signal de sortie Fo Hz 1 5 1 2 Redressement monophas en pont l Montez le circuit de la Figure 1 3 Oscilloscope 4o 600Vcc Oscilloscope 0 300Vcc No FIGURE 1 3 Ajustez la tension d alimentation 220Vc a 3 D terminez la valeur mesur e par le voltm tre et l amp rem tre Eo Vc c lo Ac c 4 Tracez la forme d onde de la tension de sortie et du courant la Figure 1 4 Indiquez les valeurs r elles OFPPT DRIF 80 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Es t ms Eo t ms lo t ms FIGURE 1 4 5 partir des formes d ondes d terminez la valeur moyenne de tension et de courant E oOmoyen Vc c IOmoyen AC C 6 Comparez ces r sultats avec ceux obtenus l tape 3 Sont ils identiques 7 Quel est le rappo
12. Variateur de vitesse RECTIVAR 4 VI 1 Objectif s vis s e Commander un moteur lectrique par un syst me de commande lectronique e Branchement op rationnels et s curitaire d un moteur lectrique un syst me de commande lectronique e Calibration juste des param tres de fonctionnement d un variateur courant continu e M thode de d pannage VI 2 Dur e du TP La dur e du travail pratique est de 4 heures VI 3 Mat riel quipement et mati re d uvre par quipe a Equipement variateur de vitesse Rectivar 4 dynamo tachim trique tachym tres console LAB VOLT oscilloscope voltm tre e manuel de service du variateur de vitesse RECTIVAR 4 b Mati re d uvre e fils de raccordement VI 4 Description du TP Le variateur de vitesse RECTIVAR 44 est utilis pour la r gulation de vitesse des moteurs courant continu excitation s par e ou aimants permanents partir d un r seau alternatif monophas Le variateur permet un fonctionnement dans les quatres quadrants OFPPT DRIF 114 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs VI 5 D roulement du TP 6 5 1 Caract ristiques du variateur et du moteur 1 En utilisant le manuel de service du manufacturier d terminez les caract ristiques lectriques du variateur RECTIVAR 44 a Le num ro de s r
13. cette valeur on utilise des redresseurs triphas s comme A Le redresseur en toile simple alternance B Le redresseur en pont A Le redresseur triphas simple alternance Le redresseur triphas en montage toile repr sent e la Figure 2 4 comprend un transformateur triphas dont les enroulements primaires sont branch s en triangle et les enroulements secondaires sont branch s en toile Une diode est plac e sur chaque phase et la charge r sistive est branch e entre le point commun des cathodes des diodes D1 D2 D3 et le point neutre Chaque diode conduit sur un intervalle de 120 Elle laisse passer le courant dans l intervalle de temps o la tension de sa phase est sup rieure aux deux autres Figure 2 5 Le courant moyen dans chaque diode quivaut au tiers du courant de charge et la fr quence du signal de sortie est gale trois fois le signal d entr e Ce redresseur est employ que pour des montages industriels de petites puissances L1 L3 FIGURE 2 4 REDRESSEUR TRIPHAS SIMPLE ALTERNANCE www cours ofppt com OFPPT DRIF 15 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Erc phase max 0 5 E hace max J t ms FIGURE 2 5 FORME D ONDE D UN REDRESSEUR TRIPHAS SIMPLE ALTERNANCE Valeurs caract ristiques des tensions et courants La valeur moyenne de tension la
14. emballe e la position du cavalier F e le pont de puissance OFPPT DRIF 39 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs V rification du pont de puissance Placez le variateur hors tension d connectez ALI AL2 M1 M2 et v rifiez la continuit du pont en tenant compte que 2 cas peuvent se pr senter 1 Thyristor ouvert v rifier chaque thyristor 2 Thyristor en court circuit le montage tant ponts anti parall les il ne sera possible de d terminer s il s agit du pont A ou du pont B qu apr s le d montage de l un d eux En cas de d faut d brancher les cathodes des composants et e sonnez le c blage puissance e sonnez chaque composant voir Figure 0 23 e remplacez le ou les composants d fectueux anode gt cathode l 1 t teinte teinte allum e FIGURE 0 23 CIRCUIT DE TEST La v rifacation peut se faire avec un ohmm tre ou une lampe et une batterie La lampe s allume lorsque la gachette et l anode sont connect es et reste allum e lorsque l on d branche la gachette V rification du circuit d excitation Le circuit d excitation est situ sur la carte de puissance Enlevez la carte de contr le et d connectez F1 et F2 V rifiez l ohmm tre les 4 diodes du pont Remplacez la carte puissance concern e en cas de d faut www cours of
15. tant sous tension tout ouvrage lectrique pour lequel on ne dispose pas d attestation de consignation Contenu des diverses op rations de la consignation a S paration de l ouvrage des sources de tension Effectu e au moyen d organes pr vus cet effet sur tous les conducteurs actifs neutre compris sauf en TNC La s paration doit tre effectu e de fa on certaine Organes de s paration sectionneurs prises de courant ou prises embrochables de canalisation pr fabriqu e type canalis retrait de fusible appareils d brochables appareil de commande de protection ou de coupure d urgence sous r serve que les distances d isolement entre contacts r pondent la norme des sectionneurs dem me tension nominale Un toute fermeture intempestive soit rendue impossible b Condamnation en position ouverture des organes de s paration Elle a pour but d interdire la man uvre de cet organe Elle comprend une immobilisation de l organe une signalisation indiquant que cet organe est condamn et ne doit pas tre man uvr la suppression d une condamnation ne peut tre effectu e que par la personne qui l a effectu e ou par un rempla ant d sign Nota lorsqu il est impossible d immobiliser mat riellement par blocage les organes de s paration ou leur dispositif local de commande ou qu il n existe pas de dispositif de man uvre ponts sur r seau a rien ou que l organe n est pas con u pour tre imm
16. 18 2 2 2 Le redresseur command triphas 20 3 Le convertisseur continu continu 23 3 1 Le hacheur d volteur 23 3 2 Le hacheur survolteur 25 3 3 Les applications des hacheurs 26 4 Commande de vitesse pour moteur courant continu 26 4 1Caract ristiques d un moteur CC 26 4 2 Variateur de vitesse thyristors 27 4 3 Variateur de vitesse r versible 28 4 4 R gulation de vitesse 29 4 5 R gulation par g n ratrice tachym trique 30 4 6 R gulation par tension d armature 33 4 7 Variateur de vitesse RECTIVAR 4 34 4 7 1 Discussion 34 4 7 2 Sch ma fonctionnel 34 4 7 3 Caract ristiques techniques 35 4 7 4 Raccordement 35 4 7 5 Carte de contr le 35 OFPPT DRIF 2 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 4 7 6 Choix d un variateur 36 4 7 7 Sch ma synoptique 38 4 7 8 Maintenance du variateur RECTIVAR 4 39 4 8 Variateur de vitesse avec hacheur 41 5 Le convertisseur continu alternatif 41 5 1Classification des onduleurs autonomes 42 5 2 L onduleur monophas 43 5 2 1 L onduleur monophas thyristors et transformateur 42 5 2 2 L onduleur monophas en pont 44 5 3 Onduleurs triphas s autonomes 45 5 4 Applications des onduleurs autonomes 46 5 5 L onduleur fr quence variable 47 5 5 1 L onduleur autonome source de tension 47 5 5 2 L onduleur autonome modulation en largeur 50 d impulsion MLI
17. Placez le contr le de l lectrodynamom tre au minimum et ajustez la vitesse du moteur 1000 tr min 2 Mesurez la vitesse du moteur pour diff rentes charges Compl tez le Tableau 0 2 essai en charge TABLEAU 0 2 ESSAI EN CHARGE Couple n m Vitesse tr min 0 OFPPT DRIF 112 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 3 La vitesse change t elle en fonction de la charge 4 Modifiez le param tre compensation de glissement et v rifiez si la vitesse change en fonction de la charge 5 5 6 D pannage du variateur Simulez quelques d fauts qui peuvent tre d tect par le variateur l Placez l lectrodynamom tre au maximum afin de simuler une surcharge et attendez y que la protection thermique se d clenche 2 Verifiez le manuel de service et expliquez la proc dure pour r armer le variateur 3 Placez l electrodynamom tre au minimum et simulez une baisse de tension en diminuant la tension sur l alimentation variable Quelle tension est n cessaire pour produire un d faut du variateur V rifiez dans le manuel de service 4 partir du logiciel indiquez les d fauts partir du menu D fauts pass s OFPPT DRIF 113 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs VI TP 6
18. appareils calibres multiples d utiliser du mat riel adapt au type de mesurage et aux tensions qui peuvent tre rencontr es et de v rifier le bon tat des appareils et du mat riel de protection mat riel devant par construction tre r sistant aux erreurs de gammes de mesures 10 2 2 Mesurages sans ouverture de circuit L utilisation de voltm tres de pinces amp rem triques pinces homopolaires de bo tes bornes d essais n cessite que l op rateur soit habilit indice 1 minimum et travaille soit sur instructions soit sous la direction d un charg de travaux ou d un charg d intervention L utilisation d oscilloscopes ou d appareils similaires n cessite l intervention d une personne habilit e BR ou habilit e B1 sous la direction d un charg de travaux ou d un charg d intervention 10 2 3 Mesurages n cessitant l ouverture de circuit Ils consistent g n ralement ins rer dans un circuit des appareillages plus ou moins complexes tels que shunts transformateurs d intensit wattm tres On appliquera pour ces mesurages la proc dure des interventions BT ou celle des travaux hors tension voire celle des travaux au voisinage 10 3 Procedure de calibrage Le calibrage de tous les param tres de l quipement de commande lectronique sera r aliser avec les appareils de mesure appropri s multim tre oscilloscope pince amp rem trique etc selon le manuel de service delivr par le fabriquant de l
19. quipement La procedure concr te de travail est en fonction du type et de la variante constructive de l quipement A ttre d exemple les param tres suivants doivent faire l objet du calibrage le courant maximum fournit au moteur le rapport tension fr quence le temps d acc l ration et le temps de d c l ration la vitesse min et max de rotation du moteur 10 4 V rifier le foctionnement des dispositifs de s curit Prescriptions de la norme UTE C18 570 OFPPT DRIF 75 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Apr s avoir fini le calibrage de la commande lectronique il est obligatoire de tester le just fonctionnement des dispositifs de s curit l arr t du moteur dans le cas de surcharge curant limite la reinitialisation apr s une chute accidentale du secteur le fonctionnement correct des limitateurs de fin de course pour les parties m caniques en mouvement qui sont actionn es travers le moteur command lectroniquement le fonctionnement correct des organes de commande des r gimes de fonctionnement de la commande lectronique 10 5 V rifier le foctionnement de l quipement Cette tape a comme objectif le test fonctionnel de la commande lectronique pour une dur e de temps d termin e habituellement un nombre minimum de 10cycles technologiques complets du syst me techn
20. thyristors Les convertisseurs alternatif continu sont les variateurs de vitesse les plus r pandus pour les moteurs courant continu puisqu ils utilisent directement la tension du r seau Ils sont monophas s ou triphas s Les ponts monophas s sont utilis s dans les variateurs de faible puissance jusqu 10kw environ Ils comprennent soit un pont complet de quatre thyristors Figure 4 5 ou un pont mixte deux thyristors et deux diodes Les ponts triphas s sont employ s pour les puissances sup rieures 10kw On peut choisir un pont complet six thyristors ou mixte trois thyristors et trois diodes tension c a FIGURE 4 5 REDRESSEUR THYRISTORS MONOPHAS S OFPPT DRIF 27 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 4 3 Variateur de vitesse r versible Un variateur est r versible lorsqu il permet un changement rapide du sens de marche Cela n cessite une commande quatre cadrants La Figure 4 6 repr sente les quatre cadrants dans lesquels un variateur r versible peut fonctionner La vitesse est indiqu e sur l axe horizontal et le couple sur l axe vertical 2 27 1 N vitesse C couple FIGURE 4 6 REPR SENTATION DES QUATRE QUADRANTS DU COUPLE ET DE LA VITESSE Premier quadrant Le moteur fonctionne dans le sens direct Le couple et la vitesse sont positifs Deuxi me quadrant Le
21. 1 2 160 205 110 2 IT RTV 44u60M 3 600 16 12 18 10 1 35 1 1 2 45 160 205 110 2 RTV 44D12Q 3 600 32 24 36 20 27 2 2 4 9 160 205 110 2 RTV 44D24Q 6 000 58 44 ____ 6e 36 49 a 9 160 205 110 2 RTV 44D44Q _ 3 600 380V D Ds me L 50 60 Hz 16 12 18 10 2 2 1 8 4 260 330 170 2 RTV 44D12Q 3 600 32 24 36 20 4 4 3 5 8 260 330 170 2 RTV 44D24Q 6 000 58 44 66 36 8 6 4 14 6 260 330 170 2 RTV 44D44Q 6 000 _ 415V a EEIE 50 60 Hz 16 __ 12 18 10 2 4 1 9 43 280 360 185 2 RTV 44D12Q 3 600 32 24 36 20 48 38 8 6 280 360 185 2 RTV 44D24Q __ 6 000 58 44 66 36 8 6 69 15 7 280 360 185 2 RTV 44D44Q _ 6 000 FIGURE 4 18 CARACT RISTIQUES LECTRIQUES 4 7 4 Raccordement La figure Figure 4 19 nous montre le raccordement lectrique sugg r par le manufacturier pour un fonctionnement dans les deux sens de marche et avec changement de la consigne de vitesse par un potentiom tre La lecture de vitesse du moteur est prise l aide d une dynamo tachim trique Sch ma d velopp conseill FIGURE 4 19 CIRCUIT DE RACCORDEMENT 4 7 5 Carte de contr le La Figure 4 20 montre le sch ma de la carte de contr le du variateur On retrouve sur cette carte les cavaliers qui servent configurer le variateur les potentiom tres de r glage les indicateurs d tats un relais de validation et un relais affectable Elle regroupe les fonctions suivantes une r gulation de vitesse action proportionnelle et int gra
22. Commande lectronique de moteurs OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU DE COMPORTEMENT PRECISIONS SUR LE CRITERES PARTICULIERS DE COMPORTEMENT ATTENDU PERFORMANCE A e e B e e e C e e e D e e e OFPPT DRIF R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs OBJECTIFS OPERATIONNELS DE SECOND NIVEAU LE STAGIAIRE DOIT MAITRISER LES SAVOIRS SAVOIR FAIRE SAVOIR PERCEVOIR OU SAVOIR ETRE JUGES PREALABLES AUX APPRENTISSAGES DIRECTEMENT REQUIS POUR L ATTEINTE DE L OBJECTIF DE PREMIER NIVEAU TELS QUE Avant d apprendre pendre connaissance des directives des plans des manuels techniques le stagiaire doit 1 Distinguer les types de commande lectronique de moteurs 2 Expliquer le fonctionnement des convertisseurs alternatif continu 3 Expliquer le fonctionnement de convertisseurs continu continu 4 Expliquer le fonctionnement de convertisseurs continu alternatif 5 Expliquer le fonctionnement de convertisseurs alternatif alternatif 6 Interpr ter des sch mas des plans et des devis Avant d apprendre installer les quipements B le stagiaire doit 7 Identifier les normes en vigueur au regard de l installation d un syst me de commande lectronique de moteurs 8 Expliquer les m thodes d installation 9 Reconna tre les mesures de s curit prendre
23. EMS 8843 e wattm tre monophas EMS 8441 e sonde d intensit EMS 9052 e sonde de tension EMS 9053 e g n rateur de fonction EMS 9033 e oscilloscope double trace b Mati re d uvre e thyristors de puissance EMS 8844 e fils de raccordement e transformateur EMS 8347 e bobine de lissage EMS 8324 IV 4 Description du TP L onduleur est un convertisseur statique thyristors ou transistors capable de transformer l nergie d une source de tension continue en une tension alternative C est un dispositif qui accomplit la fonction inverse du redresseur Il existe deux grandes cat gories d onduleurs les onduleurs non autonomes et les onduleurs autonomes Les onduleurs non autonomes sont utilis s dans le transport de l nergie en courant continu haute tension et dans la r cup ration de l nergie lors du freinage de puissants moteurs courant continu Les onduleurs autonomes sont utilis s comme alimentation de secours ce sont des onduleurs fr quence fixe Il existe aussi des onduleurs fr quence variable qu on utilise dans les variateurs pour moteurs courant alternatif Dans ce TP nous traiterons uniquement des onduleurs autonomes OFPPT DRIF 103 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs IV 5 D roulement du TP 4 5 10nduleur autonome Fonctionnement La Figure 0 7 nous
24. Installation r paration Commande lectronique de moteurs 4 6 R gulation par tension d armature Avec cette m thode la variation de vitesse est mesur e par la tension d induit du moteur f c e m Figure 4 14 Un circuit de compensation RTI est n cessaire cause de la r sistance interne du moteur La pr cision obtenue pour la vitesse est de 1 2 la pr cision devient mauvaise pour les faibles vitesses La mesure est prise partir d un r seau r sistif ou d une carte lectronique d isolation Consigne eani de Rampe Comparateur R gulateur l Circuit Circuit de Moteur vitesee d erreur de vitesse d amor age puissance c c AE 2 fa Mesure de la f c m FIGURE 4 14 R GULATION PAR FORCE CONTRE LECTROMOTRICE Limitation de courant Figure 4 15 Pour prot ger le moteur contre les surcharges un dispositif de commande maintient le courant d induit en dessous d une valeur limite Lorsque la valeur limite est atteinte les impulsions de gachette sont retard es entra nant une baisse de tension de sortie du pont redresseur Cette valeur limite de courant est d termin e en fonction du couple maximal souhait et de l intensit maximale autoris e dans le moteur Les principales m thodes de mesure de courant sont e les transformateurs de courant alternatif e les capteurs effet Hall e les r sistances en s rie avec l armature du moteur Ces derni res
25. OFPPT DRIF 96 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs IILS D roulement du TP 3 5 1 Gradateur monophas 3 5 1 1 Gradateur monophas avec charge r sistive 1 Montez le circuit de la Figure 3 1 et assurez vous que le commutateur du d clencheur est en mode 16 Branchez une charge de 220 ohms D clencheur de thyristors Convertisseur A N 1 G N Oscilloscope Wattm tre FIGURE 3 1 2 Ajustez Es 220Vc a 3 Pour chaque angle d amor age indiqu au Tableau 3 1 mesurez le courant et la puissance active partir de vos r sultats calculez le facteur de puissance et indiquez ceux ci dans le Tableau 3 1 TABLEAU 3 1 PUISSANCE DISSIP E EN FONCTION DE Q a F P C 0 30 C 60 Oooo T y 90 a 120 a 150 a 180 OFPPT DRIF 97 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 9 l aide de vos r sultats tracez la courbe de la puissance active en fonction de l angle d amor age Polw g FIGURE 3 2 5 Pourquoi la puissance active diminue t elle lorsqu on augmente l angle d amor age 6 Expliquez pourquoi le facteur de puissance diminue avec l augmentation de l angle d amor age 7 Tracez la forme d onde de sortie pour un angle d amor age de 90 Es
26. Sont ils identiques 7 Quel est le rapport entre la tension de sortie et la tension d alimentation tension de ligne Eo Es 8 D terminez la fr quence du signal de sortie Fo Hz OFPPT DRIF 85 R sum de Th orie et Guide de travaux pratiques IL TP 2 Redresseur thyristors IL 1 Objectif s vis s Module27 Installation r paration Commande lectronique de moteurs e Commander un moteur lectrique par un syst me de commande lectronique e interpr tation des formes d onde des courants et des tensions la sortie des convertisseurs e branchement op rationnel et s curitaire d un moteur lectrique un syst me de commande lectronique e mesure correcte des signaux des convertisseurs IL 2 Dur e du TP La dur e du travail pratique est de 3 heures II 3 Mat riel quipement et mati re d uvre par quipe a Equipement module d alimentation module d amp rem tre et voltm tre c c module de r sistance variable alimentation pour mini module sonde d intensit sonde de tension moteur courant continu lectrodynamom tre d clencheur de thyristors b Mati re d uvre diode de puissance thyristors de puissance convertisseur analogique num rique fils de raccordement II 4 Description du TP EMS 8821 16 EMS 8412 06 EMS 8311 06 EMS 8843 EMS 9052 EMS 9053 EMS 8211 EMS 8911 EMS 9030 EMS 8845 EMS 8844 E
27. TC gt 1 IN f Le fans ME nan ns ns D lee 7 x N E _Ia t F E Diela gt F iy TA i 3 T SN ial ER mani EE LINV san P1 pont de Gra tz 1 phase P2 pont de Gra tz 1 phase TC mesure du courant moteur B mesure de la vitesse moteur R alimentation des inducteurs L INV Logique d inversion FIGURE 4 17 SCH MA FONCTIONNEL OFPPT DRIF 34 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 4 7 3 Caract ristiques lectriques Alimentation Courant Moteur e re RECTIVAR 1 monophas e c t continu Puissance maximale Tension Ex itation _ _ moteur N 0 85 d induit Tension Courant R f rence Masse Tension Courant Maximai Pointe limitation 2 N recom redressement ligne permanent classique rabattement mand e double simple alter alter mes Cd Cn 1 2 Id In 1 5 nance TANGO a Pit U eff l eff ___Im lp in P Pn Pois UA AN lex ri V A A A A kW kW kW v V v A E T 220V 3 50 60 Hz 8 6 9 5 0 6 05 1 15 150 190 100 2 RTV 44U60M 3 600 _ 16 12 18 10 1 25 LE 2 3 150 190 ____100 2 RTV 44D12Q 3 600 z 36 20 2 55 2 4 6 150 190 100 2 __ATV 44024Q 6 000 58 44 66 36 __ 4 6 3 7 8 4 150 190 100 2 RTV 44D44Q 6 000 240V E es 50 60 Hz 8 6 9 5 0 65 0 55
28. automatiquement en mode connect Si la communication ne s tablit pas il faut v rifier si le port de communication est le m me que celui du logiciel R alisez les tapes suivantes 1 Branchez le module de communication sur le variateur et reliez par le c ble de communication le variateur au port s rie COM 1 de l ordinateur Alimentez le variateur 3 V rifiez si le logiciel peut passer en mode connect si non modifiez le port s rie dans le menu syst me OFPPT DRIF 110 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 4 Selectionnez Commande Visu et commande d ATV 5 Appuyez sur la touche F10 pour sauvegarder la configuration que vous avez programme dans le EEPROM du variateur 6 R glez la consigne de vitesse au maximum avec le potentiom tre et validez la marche avant 7 Paide de la fen tre de signalisation v rifiez le bon fonctionnement du variateur 8 Inversez le sens de rotation du moteur et v rifiez son bon fonctionnement Dans la fen tre r glages proc dez au changement suivant e Acc l ration 20S e Grande vitesse 30 hz 10 Validez le variateur Que constatez vous 10 Placez la commande en ligne ON et la fr quence en ligne ON Placez la consigne FRL 20 hz et validez le variateur avec les touches S start T stop F FW RV 5 5 4 Essai vide
29. cage dans une gamme de puissance de 500w 100Kw selon le mod le Ils fonctionnent suivant le OFPPT DRIF 51 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs principe MLI Cette technique assure une rotation des moteurs r guli re et sans coup basse vitesse L Altivar 16 est munis d un microprocesseur 16 bits qui est l organe de contr le et l onduleur est un IPM La programmation des param tres de r glage et de configuration est r alis e partir d un logiciel qui charg e dans le variateur l aide d une interface RS232 1 Filtres 2 R sistance de freinage 3 Cartes m tier 4 Additifs de dialogue reprise des r glages 5 Additifs de communicatio FIGURE 5 22 VARIATEUR DE VITESSE ALTIVAR 16 Les param tres de r glage standard sont l acc l ration la d c l ration la vitesse minimum la vitesse maximum le rapport tension fr quence la protection thermique Ith 5 6 1 Caract ristiques lectriques La Figure 5 23 donne les caract ristiques du variateur pour diff rentes puissances de moteurs OFPPT DRIF 52 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Variateurs avec gamme de fr quence de 0 1 Hz 50 60 Hz 200 400 Hz avec additif
30. chaque instant Deux thyristors d un m me bras Th1 et Th4 sont amorc s 180 de d calage Les thyristors des bras voisins sont amorc s 120 de d calage des autres bras La tension de sortie r sultante est en forme de cr neaux et d phas e de 120 mY D1 The D3 Th5 D5A charge wipnaseg FIGURE 5 10 ONDULEUR AUTOMOME TRIPHAS AVEC THYRISTORS OFPPT DRIF 45 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Pour des puissances plus petites on peut remplacer les six thyristors par des transistors Figure 5 11 qui ne n cessitent pas de circuits d extinction utilis s avec les thyristors o T1 lt D1 T3 D3 T5 D5 charge triphas e Ra E Rb H re D4 K D6 Ei D2 d FIGURE 5 11 ONDULEUR AUTOMOME TRIPHAS AVEC TRANSISTORS 5 4 Application des onduleurs autonomes Les onduleurs autonomes fr quence fixe sont surtout utilis s dans les alimentations de s curit qui se subtituent automatiquement au r seau alternatif en cas de panne de courant Ces alimentations de secours sont appell es UPS Uninterruptible Power Supplies La Figure 5 12 donne le sch ma de principe d un UPS R seau triphas C C c a c a Onduleur autonome fr quence fixe R
31. circuit de la Figure 2 6 en raccordant une charge de 550 ohms Placez l interrupteur sur le d clencheur en position 36 D clencheur de thyristors Convertisseur A N WANN Q 380Vc a w N gt Oscilloscope EN o O Oscilloscope r l l FIGURE 2 6 2 R glez E 380 Vc a 3 Ajustez l angle d amor age 30 et d terminez avec le voltm tre et l amp rem tre la tension et le courant la charge Eo Vc c Io AC C 5 En utilisant l oscilloscope d terminez la tension moyenne la charge et comparez la celle mesur e avec le voltm tre Emoyen Vce c 6 Pour diff rents angles d amor age d terminez Eo Remplissez le tableau suivant OFPPT DRIF 93 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs TABLEAU 3 3 TENSION MOYENNE EN FONCTION DE a Eoh orique W 0 O 30 O 60 O 90 O 120 150 180 La valeur th orique est donn e par les quations suivantes si 0 lt a lt 30 Enoyen 3V3 27 x EpHmax COS si 30 lt a lt 150 Emoyen 3 EpHmax 27 x 1 cos a 30 T Coupez l alimentation 2 5 4 2 Redresseur command triphas double alternance 1 Montez le circuit de la Figure 2 7 en raccordant une charge de 550 ohms Placez l interrupteur sur le d clencheur en position 36 D clencheur de
32. d un hacheur survolteur est illustr la Figure 3 5 Le thyristor qui joue le r le de commutateur statique est plac en parall le avec la charge Lorsque th1 est l tat passant la bobine se charge travers l alimentation Lorsque th1 bloque la tension appliqu e la charge devient la somme de la tension de la bobine et de la source La tension de sortie nous est donn e par l quation 3 2 On retrouve ce hacheur dans certaines commande de moteurs qui permettent la r cup ration d nergie sur le r seau pendant la p riode de freinage du moteur Thi V Circuit E E entr e d extinction charge FIGURE 3 5 HACHEUR SURVOLTEUR Th E E entr e 2 nee To z h Tcond a Exemple 3 1 Un hacheur d volteur alimente une charge r sistive de 65Q partir d une batterie d accumulateurs de 60v Le temps de conduction est de 30 de la fr quence de hachage qui est de 500HZ Calculez a la p riode de hachage b le temps de conduction c la tension moyenne la sortie Solutions 1 1 o Ap a S b tcond 0 30 x 2ms 0 6ms 0 6ms c E moy 60V x x 18 V OFPPT DRIF 25 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 3 3 Les applications des hacheurs Les hacheurs sont utilis s dans de nombreuses applications industrielles surtout dans le domaine de la traction lectrique Ils aliment
33. de Impulsion Lep oe a d amor age commande Redresseur me Xi Seuils limites contr l Mesure de la vitesse Signal de r troaction Capteur FIGURE 4 8 DIAGRAMME SYNOPTIQUE D UN VARIATEUR DE VITESSE POUR UN MOTEUR C C Le syst me comprend e un module de commande qui est constitu d un r gulateur de vitesse un circuit d amor age thyristors et des circuits pouvant r gler la vitesse de rotation l acc l ration la d c l ration le courant d induit maximum et le couple maximum Tous ces r glages peuvent se faire l aide de potentiom tres s il s agit de carte analogique ou d un microprocesseur dans le cas de variateur num rique e un capteur de vitesse transmettant un signal proportionnel la vitesse du moteur Ce capteur est soit une g n ratrice tachym trique qui est entra n e par le moteur ou un disque cod utilis pour le comptage associ un convertisseur fr quence tension e un module de commande qui ajuste l angle d amor age des thyristors en fonction de la vitesse du moteur On retrouve deux m thodes permettant la r gulation de vitesse d un moteur courant continu soit e par g n ratrice tachym trique e par tension d induit ou f c m OFPPT DRIF 29 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 4 5 R gulation par g n rat
34. est recommand e Dans ce cas un syst me d entra nement utilisant un onduleur modulation de largeur d impulsion MLI est la solution Ce type de variateur est compos Figure 5 18 d un pont redresseur qui produit une tension constante d un filtre et d un onduleur thyristor ou transistor Gr ce aux signaux mis par l unit de commande d allumage l onduleur g n re une s rie d impulsions de tension positives d amplitude constante suivies par une s rie d impulsions semblables mais de signe contraire Figure 5 19 La largeur de ces impulsions et les intervalles les s parant sont ajust s de sorte que la forme d onde se rapproche d une sinuso de basse fr quence les impulsions sont moins larges ce qui donne une tension efficace moins grande permettant de garder le rapport tension fr quence constant Filtre Redresseur TU Onduleur autonome fixe L L1 L2 L3 Rene fera sidi ei LE Qu He te Fr quence appropri e Unit de commande et d allumage CPU Consigne de vitesse Seuils limites acc d c vit max llim etc FIGURE 5 18 ONDULEUR MLI OFPPT DRIF 50 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Eab FIGURE 5 19 FORME D ONDE DE SORTIE D UN ONDULEUR MLI La commande de l onduleur MLI est effectu e par ordinateur Le logiciel tient compte de l amp
35. et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Q5 3 points Un redresseur triphas command simple alternance est aliment par une tension de ligne de 480 volts et la charge est une r sistance de 5Q D terminez le courant la charge pour un angle d amor age de 20 22 33 4807 E moy Lu E max cosa _ x 2x 15 x V2 x cos20 303 81V Emo L 7 60 764 Q 6 3 points Un redresseur triphas en pont est aliment par une tension de ligne de 380 volts Il d bite un courant dans une charge de 10Q On d sire obtenir une puissance de 7 88KW dans la charge Calculez l angle d amor age requis E JP x R 7 8KW x 10Q 279 37 Emoy x x 279 3V x m a cos 0 545 57 Q7 3 points Donnez un exemple d application o l on utilise les redresseurs command s Pour la commande de vitesse des moteurs courant continu Q8 3 points Un gradateur monophas est aliment 240V et il alimente une charge r sistive de 80 Calculez la puissance la charge pour un angle d amor age de 45 E max a sin2a 2407 x J2 45 sin2x45 Fasl Eeh a SEET a E J2 m 2r J2 l 180 2x180 Q9 3 points Un hacheur d volteur alimente une charge r sistive de 12Q partir d un r seau continu de 650 V La fr quence de hachage est de 400 Hz et le rapport cyclique est de 0 66 Calculez la valeur moyenne de la tension la sortie
36. freinage FIGURE 2 10 REDRESSEUR EN PONT COMPLETEMENT COMMANDE Exemple 2 3 Dans le montage en pont de la Figure 2 9 la tension au secondaire du transformateur d alimentation est de 220 volts 50 hertz et la charge a une imp dance de 5 ohms Calculez OFPPT DRIF 19 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs a la tension moyenne la charge pour un angle d amor age de 120 b la tension inverse de cr te T I C que doivent supporter les diodes et les thyristors Solutions E 220x42 E moy 1 cos a E moy 220x V2 4 4005120 49 36V TT IT b T LC Emax 310 2V 2 2 2 Le redresseur command triphas A Redresseur command triphas simple alternance Ce type de montage correspond trois circuits redresseurs command s monophas s simple alternance qui fontionnent les uns apr s les autres Figure 2 11 Le circuit de commande du redresseur doit envoyer sur la gachette des thyristors des impulsions d cal s de 120 L1 m PA m2 D Th3 L2 Da Rd Erc L3 FIGURE 2 11 REDRESSEUR COMMAND TRIPHAS SIMPLE ALTERNANCE Tension moyenne la charge Lorsque l angle d amor age est compris entre 0 et 30 la tension la charge n est pas interrompue La tension moyenne la charge est donn e par l quation 2 7 343 E moy 35
37. le nom altivar16 OFPPT DRIF 120 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Commande lectronique de moteurs Examen th orique 1 Solutionnaire Q1 3 points Dans un redresseur triphas en toile simple alternance la tension de phase au secondaire du transformateur est de 480 V 50 HZ La charge est une r sistance de 15 Q D terminez la tension la charge et le courant moyen pour chaque diode 3V3 Vo moy Se max 0 827 E max 0 827 x 3807 x J2 444 43V mT sTo M iA E e I eee 087A 3 Q2 3 points Tracez la forme d onde de sortie du redresseur au num ro pr c dent Erc E 444 43 V t ms Q3 3 points Dans un redresseur triphas en pont la tension par phase au secondaire est de 240V 50 HZ La charge est une r sistance de 20Q Calculez la tension moyenne la charge ainsi que la fr quence du signal de sortie Vo moy 1 65 E max 1 65 x 240v x V2 560V Fo 6 x 50 hz 300 hz Q4 3 points Dans un redresseur command monophas en pont la tension d alimentation est de 240 volts On d sire avoir la sortie une tension moyenne de 100 volts Calculez l angle d amor age requis E max E moy EA cos amp mT Emoy x 27 cosg 1 0 855 E max a cos 0 855 31 15 OFPPT DRIF 121 R sum de Th orie
38. lors de l installation 10 Installer des c bles et des canalisations Avant d apprendre poser un diagnostic C le stagiaire doit 11 Analyser un circuit c c 12 Analyser un circuit c a 13 Analyser des circuits semi conducteurs 14 Appliquer des notions de logique combinatoire 15 Appliquer des notions de logique s quentielle 16 Utiliser un automate programmable 17 Expliquer les m thodes de d pannage 18 Distinguer les sources de probl mes dans un syst me de commande lectronique de moteurs Avant d apprendre remplacer les composants d fectueux D le stagiaire doit 19 Reconna tre les r gles de s curit relatives la r paration de syst mes industriels 20 S lectionner les composants de remplacement 21 Expliquer la proc dure de remplacement des pi ces d fectueuses 22 Expliquer l importance de la qualit dans l ex cution des travaux OFPPT DRIF R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Avant d apprendre ajuster et calibrer la commande du moteurs F 23 Expliquer la proc dure de calibrage des param tres de fonctionnement du syst me de commande lectronique de moteurs Avant D apprendre A V rifier Le Fonctionnement De L quipement G 24 V rifier le fonctionnement des dispositifs de s curit Avant d apprendre consigner les inte
39. montre le principe d un onduleur autonome TH2 FIGURE 0 7 Les deux thyristors fonctionnent de fa on compl mentaire Lorsqu un thyristor est enclench il d samorce l autre par l interm diaire du condensateur La bobine L sert amortir les variations du courant Is d bit par la source c c Le transformateur prise m diane permet de produire une tension alternative aux bornes de la charge Ces circuits peuvent fonctionner plusieurs Kilohertz Le condensateur est choisi en fonction du temps de blocage des thyristors et de la fr quence du commutation des thyristors OFPPT DRIF 104 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 4 5 2 Onduleur autonome fr quence fixe 1 Montez le circuit de la figure suivante et ajustez Es pour avoir 140Vc c Convertisseur A N Oscilloscope Wattm tre Po 220Vc a AN L 110Vc a 110Vc a s 2H 0 220Vc c E x TH1 TH2 FIGURE 0 8 2 Mesurez et notez les valeurs de Is Io et Po Is Io Po J 3 Calculez le rendement de l onduleur n PO PS x 100 Tracez la forme d onde la sortie de l onduleur la Figure 0 9 5 Mesurez la fr quence du signal de sortie Fo Eo t ms Figure 0 9 OFPPT DRIF 105 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration C
40. sigal de commande peut varier de 0 180 Erc commande Es Vg1 Vg2 FIGURE 6 2 GRADATEUR MONOPHAS La valeur efficace de la tension aux bornes d une charge r sistive est donn e par l quation 6 1 E max a sin2a E ef 1 6 1 J2 mT 2m a angle d amor age compris entre 0 et 180 OFPPT DRIF 58 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Exemple 6 1 Un gradateur monophas est aliment par une source de 220 volts 50hz Calculez la tension efficace et la puissance d bit e dans une charge de 10Q pour un angle de 90 Solution E max a sin2a E eff 1 ND T 2m 90 sin2x90 Ee zovi 220V x 0 5 110 V i 180 360 E 110 zage 1210W R 10 6 1 2 Le gradateur triphas Le gradateur triphas est constitu de trois groupes de deux thiristors mont s en parall le inverse Figure 6 3 Ces groupes de thyristors peuvent alimenter des charges branch es en toile ou en triangle Pour permettre au courant de circuler dans les charges deux thyristors doivent tre simultan ment l tat passant soit Thl avec ThS ou Th3 avec Th2 Afin d avoir un bon fonctionnement chaque thyristor doit recevoir une deuxi me impulsion d phas e de 60 apr s la premi re impulsion Les formes d ondes pour un signal d amor age de 100 sont illustr es la Figure 6
41. syst me de commande 67 lectronique de moteurs 9 R paration d un quipement lectronique 68 9 1 R gles de s curit relatives la r paration des syst mes 68 industriels 9 1 1Pr paration de l intervention 68 9 1 2 Protection des intervenants 68 9 2 Techniques de d pannage 68 9 3 S lectionner les composants de remplacement 70 9 4 La proc dure de remplacement des composants 70 d fectueux 9 5 L importance de la qualit dans l ex cution des travaux 70 9 6 Consigner les interventions 70 9 6 1 La consignation 71 9 6 2 Consignation d une machine 72 9 6 3 Consignation partielle et g n rale 72 9 6 4 Interventions et travaux 73 9 6 5 Etat de consignation g n rale 73 9 6 6 Etat de consignation partielle 73 9 6 7 Exemple de consignation partielle 74 10 Ajuster et calibrer un syst me de commande 74 lectronique de moteurs 10 1R gles de s curit 74 10 2 Mesurages 74 10 2 1 Prescriptions g n rales 74 10 2 2 Mesurages sans ouverture du circuit 74 10 2 3 Mesurages n cessitant ouverture du circuit 74 10 3 Proc dure de calibrage 74 10 4 V rifier le fonctionnement des dispositifs de s curit 75 10 5 V rifier le fonctionnement de l quipement 75 OFPPT DRIF 4 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Guide de travaux pratique 77 IL TP1 Redresseur diodes 78 IL TP2 Redresseur thyristors 86 I
42. terminez la tension moyenne la sortie et comparez la celle mesur e avec le voltm tre Emoyen Ve c 6 Pour diff rents angles d amor age d terminez Eo Remplissez le Tableau 2 2 Tension moyenne en fonction de a TABLEAU 2 2 TENSION MOYENNE EN FONCTION DE a Eoth orique V 0 30 60 00 120 150 180 La valeur th orique est donn e par l quation suivante Eoth orique Emax n x 1 cos a OFPPT DRIF 91 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 2 5 3 Contr le de vitesse pour un moteur courant continu l Remplacez la charge r sistive du circuit pr c dent par un moteur courant continu Oscilloscope Oscilloscope 4o 0 300Vcc No 7 f F1 220Vc c F2 N FIGURE 2 5 2 Accouplez l lectrodynamom tre au moteur et ajustez le contr le la position m diane 3 Alimentez et variez l angle d amor age 4 Que se produit il 5 Remplacez TH4 et TH5 par des diodes et v rifiez le fonctionnement du circuit Est ce que le circuit se comporte de la m me fa on qu avec 4 thyristors OFPPT DRIF 92 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 2 5 4 Redresseur command triphas 2 5 4 1 Redresseur command triphas simple alternance 1 Montez le
43. thyristors Convertisseur A N l l l l l 380Vc al l 10V wW N gt Oscilloscope D IO o A FIGURE 2 7 OFPPT DRIF 94 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs G a 0 30 60 90 120 150 180 R glez E 380 Vc a Ajustez l angle d amor age 30 et d terminez avec le voltm tre et l amp rem tre la tension et le courant la charge Eo Vce c lo AC C En utilisant l oscilloscope d terminez la tension moyenne la charge et comparez la celle mesur e avec le voltm tre Emoyen Vce c Pour diff rents angles d amor age d terminez Eo Remplissez le tableau suivant TABLEAU 2 4 TENSION MOYENNE EN FONCTION DE Q Eomesur V Eoth orique V La valeur th orique est donn e par les quations suivantes Emoyen 3 T x ELIGNEmax COS Q Coupez l alimentation Donnez une application o l on retrouve ce redresseur Pour un angle d amor age sup rieur 90 est ce que le redresseur peut fournir de l nergie au r seau OFPPT DRIF 95 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs ILTP 3 Gradateur IL 1 Objectif s vis s e Commander un moteur lectrique par un syst me de commande lectroniq
44. une ligne a rienne BT sur un support mixte HT BT quand la HT demeure sous tension Les dispositifs de mise la terre et en court circuit doivent pouvoir supporter les intensit s de court circuit 9 6 2 CONSIGNATION D UNE MACHINE OU D UN EQUIPEMENT POUR PERMETTRE DES TRAVAUX OU INTERVENTIONS Travaux Lorsqu il s agit de r vision ou de r paration importante Intervention Lorsqu il s agit de rem dier rapidement un d faut de fonctionnement d une machine Avant toute op ration on proc dera l limination g n rale ou partielle des risques inventori s dans la zone de travail Inventaire des risques Risques inh rents la machine ou au processus industriel risques lectriques risques de remise en mouvement par l entra nement normal nergie lectrique hydraulique par l instabilit des m canismes balourd par les mat riaux ou charges transport s non immobilis s par les nergies potentielles accumul es risques dus aux fluides vapeur air comprim gaz risques dus aux rayonnements calorifiques ionisants risques dus aux mati res trait es toxicit br lures L limination de chacun de ces risques s obtient en ex cutant un ensemble d op rations de s paration de condamnation de v rification Risques d coulant des op rations d intervention travaux en hauteur chutes travaux avec flamme nue incendie explosion travaux avec engins o
45. vitesse ATV16 Quelles sont les causes de ce d faut et quelles sont les correctifs apporter OFPPT DRIF 119 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Commande lectronique de moteurs Examen pratique individuel Q1 10 points Branchez le variateur ATV 16 partir de la console LAB VOLT en utilisant un bouton de marche et d arr t pour alimenter le variateur Branchez au variateur un moteur cage d cureuil triphas Q2 20 points En utilisant le logiciel ATV 16 programmez en mode local le variateur selon les param tres suivants e Tension nominale moteur 220V e Fr quence nominale moteur 50 hz e Fr quence maximale 50 hz e Type deloi U F N e Fr quence de d coupage 10kz non e Adaptation la rampe de d c l ration oui e Compensation de glissement oui e Injection automatique de cc F lt 0 1hz e Rampe lin aire e Acc l ration 10 0 s e D c l ration 3 0 s e Petite vitesse 0 hz e Grande vitesse 50 hz e Protection thermique 1 0 A e Amplitude d injection cc 1 3 A e Temps d injection 0 5 s e Loi U F 20 e Gain de boucle de fr q 33 1 Placez le logiciel en mode connect et transf rez les donn es dans le variateur 2 Alimentez le variateur et v rifiez le bon fonctionnement par le formateur 3 Sauvegardez la configuration sur disquette Le fichier devra tre sauvegarder sous
46. 052 module d alimentation EMS 8821 16 sonde de tension EMS 9053 moteur courant continu EMS 8211 lectrodynamom tre EMS 8911 b Mati re d uvre diode de puissance EMS 8845 fils de raccordement I 4 Description du TP Les circuits redresseurs diodes sont des convertisseurs de courant alternatif courant continu On les retrouve dans les circuits monophas s et triphas s On utilise ces redresseurs dans les syst mes d alimentation pour les moteurs courant continu et courant alternatif I 5 D roulement du TP 1 5 1 Redresseur monophas 1 5 1 1Redresseur monophas simple alternance 1 Montez le circuit de la Figure 1 1 en branchant une charge de 220 ohms 2 Utilisez le module de r sistances variables OFPPT DRIF 78 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Oscilloscope Oscilloscope E 0 220Vc a 0 300Vcc FIGURE 1 1 2 Ajustez la tension d alimentation 220Vc a 3 Branchez la sonde de tension sur l chelle de 600V et la sonde de courant du l chelle de 5 amp res 4 D terminez la valeur mesur e par le voltm tre et l amp rem tre E VC c I AC C 5 Tracez la Figure 1 2 les formes d ondes de tension et de courant mesur es l oscilloscope Alignez ces formes d ondes par rapport Es et indiquez leurs valeurs r elles
47. 1 Modifiez les param tres suivants e Grande vitesse 50hz e Acc l ration O 1S 2 Branchez un voltm tre entre 2 phases du moteur et avec un tachim tre mesurez la vitesse du moteur pour diff rentes fr quences Remplissez le Tableau 0 1 essai vide TABLEAU 0 1 ESSAI VIDE Consigne Hz Vitesse tr min a E out volts CE RE RS ES RS RE OS ES a E EE 3 partir des r sultats du Tableau 0 1 essai vide tracez la courbe de Eout en fonction de la consigne OFPPT DRIF 111 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Eo volt gt consigne hz 3 D apr s la courbe obtenue d terminez le rapport tension fr quence U F 4 Si vous augmentez le param tre Ufr 50 est ce que la pente augmente sur la courbe 5 D branchez le potentiom tre et branchez la carte 0 1V 4 20ma D teminez la vitesse pour diff rentes valeurs de courant Consigne en courant Vitesse 4ma 8ma 12ma 16ma 20ma 6 Modifiez les param tres du variateur pour avoir la plage de vitesse suivante 4ma 0 tr min 20ma 1500 tr min 5 5 5 Essai en charge Pour l essai en charge utilisez le moteur cage d cureuil de la maquette LAB VOLT et l lectrodynamom tre comme charge et placez un amp rem tre sur une phase du moteur Branchez les enroulements du moteur en triangle 1
48. 1 5mm 3x8 55 26mm utilis s 7 5 4 La section des conducteurs en fonction des prises install es Lorsque l on installe une prise de courant on doit respecter les sections de fils suivantes Courant utile de la prise Section des fils mm A 16 i5 20 25 2 5 32 4 40 50 6 63 10 Notez que dans la pratique on utilise du fil 2 5mm pour toutes les prises courantes de 16 25A OFPPT DRIF 66 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs CHAPITRE 8 Analyse de l tat r el d un quipement 8 1 G n ralit s L tat r el ou actuel d un quipement peut tre analys par rapport l tat de r f rence ou de fonnctionnement normal qui r sulte travers les pr scriptions techniques specifi es par le fabricant dans le manuel d utilisation du produit Afin d stimer l tat r el est n cessaire de bien conna tre le fonctionnement de principe de metriser les methodes et la succession des r glages de d terminer l aide des appareils et instruments de mesure les performances techniques actuelles de l quipement Dans le cas o est d termin e suite l analyse comparative une difference vidente au moins pour un param tre fonctionnel majeur par rapport la valeur normale est n cessaire une intervention de r ajustement des r glages de base de l quipem
49. 4 3 A lt o i le Charge A YAN gt f ZT O Charge B N o i y N Charge C A FIGURE 6 3 OFPPT DRIF 59 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Tensions de phase du r seau impulsions de g chette Courant de ligne Tension de ligne aux bornes de la charge Tension aux bornes du thyristor FIGURE 6 4 FORME D ONDE POUR UN GRADATEUR TRIPHAS 6 1 3 Application des gradateurs On retrouve des gradateurs pour les syst mes vitesse variable dans des installations telles que les engins de levage o le rendement n est pas une contrainte tant donn la fr quence et la dur e de leur utilisation Notons que le d marrage se fait facilement tension croissante et n entra ne donc pas de surintensit dans le moteur Cette propri t des gradateurs est aussi utilis e dans des syst mes de d marrage et de freinage de moteurs de grande puissance gt 30kw On le retrouve dans l industrie sous le nom de d marreur ralentisseur ou lt softstart gt tel que l Altistart de la compagnie T l m canique On utilise aussi les gradateurs pour l alimentation des moteurs monophas s universels qu on utilise dans plusieurs appareils m nagers ou de bricolage vitesse vari
50. 88 2 Industrial Electronics NEWMAN Martin John Wiley amp Sons Toronto 1986 3Les convertisseurs de SEGUIER Gui LAVOISIER TEC amp DOC l lectronique de 1992 puissance Voll La conversion alternatif continu Vol2 La conversion alternatif alternatif Vol3 La conversion continu continu Vol4 La conversion continu alternatif Les Presses de l Universit de 4 Electrotechnique WILDI Th odore Laval deuxi me dition 1992 5Documentation technique des quipements 6Catalogues techniques 7 L Encyclop die Larousse www encylop die larousse fr 8 Normes AFNOR www afnor fr 9 Documentation INRS www inrs fr www sitelec2 free fr www cnomo com www cours ofppt com OFPPT DRIF 128
51. Expliquez que faut il faire pour permettre une r gulation de vitesse par tension d armature Voire le manuel de service du variateur 2 V rifiez le bon fonctionnement du variateur dans les deux sens de marche 3 Si une charge m canique peut tre brancher sur le moteur lectrodynamom tre ou frein m canique faites un essai en charge du moteur 4 Ajustez la compensation RI pour permettre une bonne r gulation de vitesse du moteur 5 V rifiez si la vitesse varie selon la charge 6 5 5 D pannage Prenez une pause et demandez au formateur de placer une panne sur le variateur Expliquez la proc dure de d pannage Servez vous du manuel se service du variateur Proc dure de d pannage OFPPT DRIF 117 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Evaluation de fin de module Commande lectronique de moteurs Examen th orique 1 Q1 3 points Dans un redresseur triphas en toile simple alternance la tension de phase au secondaire du transformateur est de 480 V 50 HZ La charge est une r sistance de 15 Q D terminez la tension la charge et le courant moyen pour chaque diode Q2 3 points Tracez la forme d onde de sortie du redresseur au num ro pr c dent Q3 3 points Dans un redresseur triphas en pont la tension par phase au secondaire est de 240V 50 HZ
52. I TP3 Le gradateur 96 IV TP 4 L onduleur 103 V TP 5 Variateur de vitesse ALTIVAR 16 107 VI TP 6 Variateur de vitesse RECTIVAR 4 114 Evaluation de fin de module 118 Liste bibliographique 128 Annexes OFPPT DRIF 5 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs INSTALLATION REPARATION COMMANDE ELECTRONIQUE DE MOTEURS MODULE 27 Dur e 60 H 56 th orique 38 pratique 6 valuation DE COMPORTEMENT COMPORTEMENT ATTENDU Pour d montrer sa comp tence le stagiaire doit installer et r parer un syst me de commande lectronique de moteurs selon les conditions les crit res et les pr cisions qui suivent CONDITIONS D EVALUATION e Apartir de directives du sch ma du syst me de commande lectronique dun probl me de fonctionnement provoqu e A l aide des manuels techniques des outils et des instruments dun syst me de commande lectronique de moteur de l quipement de protection individuelle CRITERES GENERAUX DE PERFORMANCE Respect des r gles de sant et de s curit au travail Respect des normes en vigueur Utilisation appropri des outils et des instruments Respect des techniques de travail Equipement fonctionnel et s curitaire OFPPT DRIF 6 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration
53. La charge est une r sistance de 20Q Calculez la tension moyenne la charge ainsi que la fr quence du signal de sortie Q4 3 points Dans un redresseur command monophas en pont la tension d alimentation est de 240 volts On d sire avoir la sortie une tension moyenne de 100 volts Calculez l angle d amor age requis Q5 3 points Un redresseur triphas command simple alternance est aliment par une tension de ligne de 480 volts et la charge est une r sistance de 5Q D terminez le courant la charge pour un angle d amor age de 20 Q6 3 points Un redresseur triphas command en pont est aliment par une tension de ligne de 380 volts Il d bite un courant dans une charge de 10Q On d sire obtenir une puissance de 7 88KW dans la charge Calculez l angle d amor age requis Q7 3 points Donnez un exemple d application o l on utilise les redresseurs command s Q8 3 points Un gradateur monophas est aliment 240V et il alimente une charge r sistive de 8Q Calculez la puissance la charge pour un angle d amor age de 45 Q9 3 points Un hacheur d volteur alimente une charge r sistive de 12Q partir d un r seau continu de 650 V La fr quence de hachage est de 400 Hz et le rapport cyclique est de 0 66 Calculez la valeur moyenne de la tension la sortie Q10 3 points Quelles sont les trois formes d ondes de sortie qu on retrouve pour un onduleur auton
54. MS 9031 Les circuits redresseurs thyristors sont des convertisseurs de courant alternatif courant continu de tension variable selon un angle d amor age On retrouve ce type de redresseurs dans les variateurs de vitesse pour les moteurs courant continu Selon la puissance du moteur ce type de redresseurs peut tre monophas ou triphas OFPPT DRIF 86 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs ILS D roulement du TP 2 5 1 Le d clencheur thyristor Les sorties Le d clencheur est constitu de six prises bananes L identificateur de ces prises A A B B C C facilite le branchement des thyristors Il existe un d calage de 180 entre la borne positive et la borne n gative Les sorties correspondent aux thyristors Q1 Q2 Q3 tandis que les sorties correspondent aux thyristors Q4 Q5 Q6 L angle d amor age Pour d terminer l angle d amor age a on utilise l quation suivante 180 255 e a angle de d clenchement en degr s e D donn e de d clenchement exprim e en notation d cimale comprise e entreUet 255 Par exemple si l on d sire un angle de 45 la valeur de D doit tre D a x 255 180 D 45 x 255 180 63 75 Selon le tableau de conversion du convertisseur A N en annexe du x D TP1 la valeur b
55. PPT DRIF 107 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs V S D roulement du TP 5 5 1 Raccordement lectrique du variateur 1 Faire le raccordement tel qu indiqu la fig 4 1 2 Utiliser la console LAB VOLT avec un contacteur pour alimenter le variateur Utiliser la source variable 3 Branchez un voyant lumineux de la console LAB VOLT sur le contact SA SC pour indiquer un d faut du variateur R f rez vous au manuel de service pour les types de d faut 4 Utiliser les interrupteurs FW et RV situ s sur la maquette ATVI6 pour commander le variateur Marche KM1 KM1 M 2 2K X DEE AINE 0 20 mA FIGURE 0 1 5 5 2 Caract ristiques du variateur et du moteur 1 En utilisant le manuel de service du manufacturier d terminez les caract ristiques lectriques du variateur ATV 16 a Le num ro de s rie du variateur b La tension d alimentation c Le courant nominal du variateur d La puissance du moteur permise e La puissance dissip e du variateur f Le courant maximal de protection thermique OFPPT DRIF 108 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 2 En se r f rant la plaque signalitique du moteur d terminez les caract ristiques suivantes a La p
56. R4 Tach R4 FIGURE 4 11 COMPARATEUR D ERREUR e Le r gulateur Figure 4 12 Le r gulateur est de type proportionnel int gral PT La partie proportionnelle permet une correction rapide de l erreur tandis que la partie int grale corrige tant qu il ya une erreur Cette correction agit sur le circuit d amor age R2 C mparateur R1 CPI nue u Circuit d amor age E erreur E sortie FIGURE 4 12 R GULATEUR PI OFPPT DRIF 31 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Circuit d amor age Figure 4 13 C est un circuit qui permet d amorcer un moment bien pr cis le ou les thyristors qui alimentent le moteur Ce circuit g n re une rampe qui est synchronis e sur le secteur celle ci est compar e la tension provenant du r gulateur La sortie du comparateur permet un g n rateur d impulsions de commander les thyristors avec un angle pouvant varier entre 0 et 180 L isolation entre le circuit d amor age et les thyristors se fait par transformateur d mpulsion G n rateur de rampe Comparateur G n rateur d impulsion Syncro 3 NN Gachette des thyristors R gulateur Synchro Rampe R gulateur gt G n rateur d impulsion FIGURE 4 13 CIRCUIT D AMOR AGE wWwW Cours 0fppt com OFPPT DRIF 32 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques
57. ROYAUME DU MAROC CIS A 0 Lie tt CS os TEST Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail DIRECTION RECHERCHE ET INGENIERIE DE FORMATION wWwW Cours 0fppt com RESUME THEORIQUE amp GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES INSTALLATION REPARATION MODULE N 27 COMMANDE ELECTRONIQUE DES MOTEURS SECTEUR INDUSTRIEL SPECIALITE ELECTROMECANIQUE DE SYSTEMES AUTOMATISES NIVEAU TECHNICIEN SPECIALISE wWwW Cours 0fppt com R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs wWwW Cours 0fppt com Document labor par Nom et pr nom EFP DR FAURESCU FLORIN ISTA TAZA CN wWwW Cours 0fppt com OFPPT DRIF 1 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs SOMMAIRE Page Pr sentation du module 10 R sum de th orie 11 1 Types de commande lectronique des moteurs 12 1 1 Introduction 12 1 2 Commande de moteurs courant continu 12 1 3 Commande de moteurs asynchrones trivhas s 13 2 Le convertisseur alternatif continu 14 2 1 Le redresseur tension fixe en commutation naturelle 14 base de diodes 2 1 1 Le redresseur fixe monophas 14 2 1 2 Le redresseur fixe triphas 15 2 2 Le redresseur tension variable en commutation contr l e 18 base de thyristors redresseur command 2 2 1 Le redresseur command monophas
58. able 6 2 Le cycloconvertisseur Le cycloconvertisseur est un syst me de conversion statique qui partir d un r seau alternatif d une fr quence donn e fournit une charge du courant alternatif une fr quence plus basse et variable On retrouve des cyclovonertisseurs monophas s et triphas s Le principe de fonctionnement est expliqu partir du montage de la Figure 6 5 Le cycloconvertisseur est constitu par six thyristors mont s en parall le inverse et aliment s par OFPPT DRIF 60 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs un transformateur prise m diane Les thyristors Th1 et Th3 forment le groupe convertisseur positif alors que Th2 et Th4 constituent le groupe n gatif Les thyristors Th1 et Th3 sont amorc s chaque alternance pour un total de septs impulsions Figure 6 6 Par la suite les thyristors Th2 et Th4 du groupe n gatif sont amorc s le m me nombre de fois et avec le m me retard La tension de sortie est ainsi form e de la juxtaposition de fractions de sinuso des successives qui proviennent de la tension d entr e La fr quence de la tension la charge est gale 1 7 de la fr quence d entr e Le m me principe de fonctionnement s applique pour les cycloconvertisseurs triphas s Th1 gt E entr e KI FIGURE 6 5 CYCLOCONVERTISSEUR MONOPHAS Ten
59. adeuses Une marque de conformit est grav e sur les appareils Un appareil conforme une norme est un gage de s curit 7 3 Methode d installation L installation d un syst me de commande lectronique de moteurs doit tre effectu e en conformit avec les prescriptions techniques du fabricant et veillant respecter strictement les normatifs de protection et s curit du travail L op ration effective d installation doit suivre les tapes suivantes a Localisation de l emplacement de l armoire lectrique qui log ra l quipement lectronique de commande Habituelement l armoire lectrique est plac dans le voisinage du moteur afin de perm tre une l accesibilit facile de l op rateur au organes de commande et de signalisation et galement de perm tre la circulation normale du personnel et du materiel v rs l outillage actionn par le moteur contoll lectoniquement tout en tenant compte des dimensions de gabarit limite qui doivent tre respect es par l armoire OFPPT DRIF 63 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Choix des appareils lectriques de commande boutons poussoirs contacteurs de protection suplimentaire sectionneurs relais thermiques et de signalisation qui seront plac s dans l armoire c t de la commande lectronique L ex cution de l armoire lectriq
60. aintenir un couple constant la charge le redresseur fournit l onduleur une tension qui est proportionnelle la fr quence Le rapport entre la tension et la fr quence est un param tre qu il est possible d ajuster selon l application La Figure 5 14 montre la courbe tension fr quence pour un fonctionnement normal la tension augmente de fa on lin aire jusqu la fr quence nominale 50H et reste constante au dessus de 50Hz De 0 50Hz on a un fonctionnement en couple constant et lorsque la fr quence est sup rieure 50Hz le couple diminue mais la puissance reste constante Fom F h FIGURE 5 14 COURBE TENSION FR QUENCE La commutation de l onduleur autonome produit aux bornes du moteur une tension alternative de forme rectangulaire La dur e de chaque alternance est de 120 et l amplitude augmente avec la fr quence La Figure 5 15 repr sente la forme d onde entre deux phases du moteur 120 Eab FIGURE 5 15 FORME D ONDE DE SORTIE D UN ONDULEUR TENSION VARIABLE L action de l onduleur peut tre simul par trois interrupteurs de la Figure 5 16 La s quence d ouverture et de fermeture qui est r gl e par l unit de commande est donn au Tableau 5 1 La s quence de commutation se fait en 6 tapes intervalle de 60 apr s quoi le cycle recommence Les tensions alternatives qui en r sultent sont montr es la Figure 5 17 OFPPT DRIF 48 R sum de Th
61. ancher la maquette AITIVAR la console LAB VOLT en utilisant un contacteur Q2 20 points En utilisant le logiciel ATV 16 programmez en mode local le variateur selon les param tres suivants e Tension nominale moteur UnS 220V e Fr quence nominale moteur FrS 50hz e Fr quence maximale tFr 50hz e Type deloi UF Ut N e Fr quence de d coupage 10kz non e Adaptation la rampe de d c l ration bra oui e Compensation de glissement SLP oui e Injection automatique de cc F lt 0 1hz e Red marrage automatique Atr oui e Rampe lin aire e Acc l ration Acc 10 0s e D c l ration dec 3 0s e Petite vitesse LSP Ohz e Grande vitesse HSP 50hz e Protection thermique ItH 10A e Amplitude d injection cc Idc 1 3A OFPPT DRIF 126 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs e Temps d injection tde 0 5s e Loi U F Ufr 20 e Gain de boucle de fr q Flo 33 V rifier si les param tres sont bien programm s dans le variateur et que la configuration a t sauvegarder sur une disquette Tester le bon fonctionnement du variateur OFPPT DRIF 127 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Liste des r f rences bibliographiques Ouvrage Auteur Edition 1 Alimentations thyristors CHAMPENOIS Andr ERP Montr al 198
62. ant au processus de production Concr tement les mesures de protection collective sont materialis es par le respect des normes fixation m canique des suports des machines ayant des parties mobiles OFPPT DRIF 64 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs le respect des normes de branchement des tableaux ou armoires lectriques choix du type de c bles lectriques mise la terrre canalisations isolation contre le contact accidental des zones de potententiel dangereux signalisation correcte des zones de danger eclairage apropri du poste de travail Lorsque ces mesures s av rent insuffisantes ou impossibles mettre en oeuvre le recours aux quipements de protection individuelle s impose afin de pr venir les risques r siduels aux postes de travail 7 4 3 Protection individuelle Les quipements de protection individuelle ou EPI vont du casque aux chaussures de s curit en passant par les lunettes les masques de protection respiratoire les bouchons d oreille les gants les v tements de protection etc Ils sont destin s prot ger du ou des risques un poste de travail exposition cutan e ou respiratoire un agent toxique chaleur bruit crasement choc chute d objet lectrocution La protection individuelle ne peut tre envisag e que lorsque toutes les autres mesures d limina
63. ations couple variable pompes ventilateurs l Machines fortement charg es basse vitesse Q9 3 points Compl tez le sch ma de raccordement du variateur de vitesse ATV16 La consigne de vitesse est donn e partir d un potentiom tre et le sens de marche partir d un s lecteur trois positions ATV 16U09M2 et 16U18M2 Alimentation 208 240 V monophas e Autres raccordements Q10 3 points On a le code de d faut ObF pour un variateur de vitesse ATV16 Quelles sont les causes de ce d faut et quelles sont les correctifs apporter OFPPT DRIF 124 R sum de Th orie et Module27 Installation r paration Commande lectronique de moteurs Guide de travaux pratiques Surtension ou surintensit due un feinage trop brutal ou une charge entraimante couple pulsatoire m me avec une option freinage Les correctifs apporter sont e augmenter le temps de d c l ration e optimiser le gain Ufr e adjoindre le r sistance de freinage ou l option frein si n cessaire OFPPT DRIF 125 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Commande lectronique de moteurs Examen pratique individuel Solutionnaire Q1 10 points Branchez le variateur ATV 16 selon le sch ma suivant 4 N i q N es am 4 Marche KM1 V rifier si le stagiaire a bien br
64. charge est donn e par l quation 2 3 33 Vo moy 32 E max 0 827 E max E tension de phase 2 3 m Exemple 2 1 Dans un redresseur simple alternance triphas Figure 2 4 la tension de phase est de 220 V 50 HZ et la charge est une r sistance de valeur Re 10Q En n gligeant la chute de tension des diodes calculez a la tension moyenne la charge b le courant moyen de charge c le courant moyen des diodes d la fr quence du signal la charge Solutions 343 a Vo moy 32 max 0 827 E max T Vo moy 0 8277 x 220v x V2 256 5354 V _Vomoy 256 53V z 25 65A p i Rc 10Q Po I 25 65 Ip S 7 8 544 i D 3 d f 3 x 50 hz 150 hz OFPPT DRIF 16 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs B Le redresseur triphas en pont Le redresseur triphas en pont Figure 2 6 est un des circuits redresseurs industriels les plus efficaces il peut tre consid r comme redresseur simple alternance anode commune et cathode commune mont s en t te b che ii R D1 08 D5 Erc N L2 e AAA L3 FIGURE 2 6 REDRESSEUR TRIPHAS EN PONT Consid rons la repr sentation graphique des tensions triphas s d alimentation Figure 2 7 Quand la tension de phase e est sup rieure aux tensions e2 et e3 la diode D1 conduit et les diodes D2 et D3 sont
65. commande lectronique des moteurs 1 1 Introduction La commande de vitesse des moteurs constitue l application la plus importante de l lectronique de puisssance Les installations industrielles utilisent de plus en plus des variateurs lectroniques de vitesse thyristors soit pour obtenir la vitesse d entra nement optimale de machines pour chaque tape d un proc d industriel soit pour asservir la vitesse d un ou de plusieurs moteurs entra nant des quipements lectrom caniques Dans le cas des entra nements contr les vitesse variable on utilise principalement les moteurs courant continu excitation s par e et les moteurs courant alternatif triphas s asynchrones 1 2 Commande de moteurs courant continu Les moteurs courant continu sont aliment s partir e d un r seau alternatif monophas ou triphas par l interm diaire de redresseur thyristors Figure 1 1 e de redresseurs diodes suivis de hacheurs thyristor Figure 1 2 e d une batterie d accumulateurs par l interm diaire d hacheurs thyristors Figure 1 3 Redresseur Alimentation c a thyristors FIGURE 1 1 REDRESSEUR THYRISTORS Filtre NN Alimentation c a Hacheur Redresseur Li diodes T thyristors FIGURE 1 2 REDRESSEUR ET HACHEUR DE COURANT Hacheur thyristors Alimentation c c FIGURE 1 3 HACHEUR DE COURANT OFPPT DRIF 12
66. de sortie est rectangulaire et sa valeur efficace est gale E 0 t I Composante ZT charge ZT FD 9 77 Na fondamentale FIGURE 5 8 FORME D ONDE POR UNE COMMANDE SYM TRIQUE OFPPT DRIF 44 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Commande d cal e Dans le cas d une commande d cal e les quatre thyristors sont amorc s et bloqu s selon la s quence indiqu e la Figure 5 9 La tension de sortie est gale E lorsque Th1 et Th4 laissent passer le courant en m me temps et elle est gale E quand Th3 et Th2 sont l tat passant en m me temps Il y a deux intervalles durant lesquels la tension de sortie est nulle La tension de sortie a la forme de cr neaux s par s par des intervalles dont la largeur est ajustable En variant l angle de d calage on fait varier la valeur efficace v tat E passant Th Th tat T 2 E bioqu o t Amorc Th Th Bloqu o t I i 1 i Th Th 1 e g TEE ro t a FIGURE 5 9 FORME D ONDE POR UNE COMMANDE D CAL E 5 3 Onduleurs triphas s autonomes La Figure 5 10 repr sente le montage de principe sans les circuits de commande des thyristors d un onduleur triphas autonome qui peut alimenter des charges triphas es quilibr es qui sont group es en toile ou en triangle Dans ce montagee trois thyristors sont en conduction
67. de vitesse dans une station de pompage 5 7 1 Station de pompage avec r ducteur de pression sans variateur Afin de conserver une pression du r seau Pr constante Figure 5 26 le r ducteur de pression s ajuste en fonction de la demande des usagers et la pompe fonctionne plein r gime tout le temps L exc s d eau est renvoy au r servoir d origine d o il en r sulte une perte d nergie OFPPT DRIF 55 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Alimentation triphas e Panneau de R gulateur contr le Moteur c a usagers R ducteur de pression R servoir d eau stock retour d eau exc dentaire FIGURE 5 26 STATION DE POMPAGE SANS VARIATEUR 5 7 2 Station de pompage avec variateur Dans ce cas la r gulation de la pression du r seau se fait l aide du capteur de pression et du variateur de vitesse Figure 5 27 Celui ci d livre au moteur la puissance n cessaire afin de s ajuster la demande d o il en r sulte une conomie d nergie OFPPT DRIF 56 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Alimentation triphas e Panneau de contr le Signal 4 20ma Variateur R gulateur Moteur c a usagers capteur de pre
68. dont on veut unifier l emploi ou assurer l interchangeabilit La Norme Fran aise homologu e ou norme NF c est un ensemble des prescriptions techniques relatives un produit ou une activit d termin e condens es dans un document tabli par l AFNOR Assocition Fran aise de NORmalisation La normes NF C51 tablie les r gles respecter lors de l installation la mise en marche l utilisation et la maintenance des machines lectriques tournantes La normes NF C53 tablie les r gles respecter lors de l installation la mise en marche l utilisation et la maintenance des quipements lectroniques de puissance voir les commandes lectroniques des moteurs Observation Il existe en r alit trois normalisations en lectricit internationale la CEI Commission lectrotechnique Internationale Selon l Encyclop die Larousse OFPPT DRIF 62 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs europ enne e CENELEC Comit Europ en pour la Normalisation en lectricit fran aise l UTE Union Technique de l lectricit lesquelles laborent plusieurs types de documents publications ou recommandations de la CEI documents d harmonisation HD ou normes europ ennes EN du CENELEC normes homologu es normes enregistr es de l UTE laquelle dite galement des guide
69. edresseur chargeur Groupe lectrog ne batterie moteur di sel et d accumulateurs alternateur FIGURE 5 12 ALIMENTATION DE SECOURS UPS Le syst me comprend e Un redresseur chargeur r gul qui charge la batterie d accumulateurs tout en fournissant le courant n cessaire l onduleur e Une batterie d accumulateurs qui assure le fonctionnement autonome de l onduleur lorsque le r seau alternatif est interrompu e Un onduleur autonome qui fournit une tension de sortie alternative sinuso dale r gul e la fr quence de 50 Hz avec un taux d harmoniques qui est inf rieur 5 e Des commutateurs lectrom caniques qui permettent de relier le r seau ou l onduleur la charge e Un g n rateur diesel qui d marre apr s un court d lai lors de la panne de courant et qui s arr te lorsque le courant est r tabli OFPPT DRIF 46 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Les alimentations de secours sont surtout utilis s pour alimenter des quipements qui requi rent un fonctionnement permanent Les applications les plus courantes sont l clairage l alimentation d ordinateurs les syst mes de guidage d avion radio radar le fonctionnement des blocs op ratoires dans les h pitaux de s curit de salle de conf rence les circuits d alarme contre les incendies Les onduleurs
70. emp che les deux thyristors de laisser passer le courant en m me temps de sorte qu il provoque le blocage d un thyristor lorsque l autre s amorce L inductance de lissage L tend garder un courant constant dans le circuit Il en r sulte que les courants 11 et 12 sont gaux et de forme rectangulaire Pour faire varier la fr quence de l onduleur il suffit de changer la fr quence des signaux appliqu s sur les gachettes On peut obtenir une fr quence comprise entre quelques hertz et 5 Khz selon les caract ristiques du transformateur et des thyristors 1 12 Thi V Th2 FIGURE 5 5 ONDULEUR AUTONOME MONOPHAS FIGURE 5 6 FORME D ONDE D UN ONDULEUR MONOPHAS OFPPT DRIF 43 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 5 2 2 L onduleur monophas en pont L onduleur monophas en pont de la Figure 5 7 comprend quatre thyristors ou quatre transistors utilis s comme interrupteurs lectroniques ainsi que quatre diodes de r cup ration mont es en parallele inverse aux bornes des thyristors Les circuits de blocage des thyristors ne sont pas repr sent s sur la figure FIGURE 5 7 ONDULEUR MONOPHAS EN PONT Commande sym trique Dans le cas d une commande sym trique Figure 5 8 l amor age des thyristors Th1 et Th4 a lieu en m me temps et il en est de m me pour Th2 et Th3 La tension
71. ension des circuits de protection dans le cas des circuits de commande analogique corrosion des pistes du circuit imprim sous l influence prolong e des agents athmosph riques nocifs OFPPT DRIF 67 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs CHAPITRE 9 R paration d un quipement lectronique 9 1 R gles de s curit relatives la r paration de syst mes industriels Toute activit de remise en tat un syst me industriel constitue une intervention qui peut tre d finie comme une op ration de courte dur e et de faible tendue r alis e sur une installation ou un quipement et pr c d e d une analyse sur place Les interventions sont strictement limit es au domaine BT La publication UTE C 18 510 distingue des interventions de d pannage de connexion avec pr sence de tension de remplacement Plus particuli rement une intervention de d pannage a pour but de rem dier rapidement un d faut susceptible de nuire la s curit des personnes la conservation des biens au bon fonctionnement d un quipement ou d une installation vitale Sur les emplacements ou dans les locaux pr sentant des risques d explosion les interventions doivent tre ex cut es dans le strict respect des consignes de s curit de l tablissement 9 1 1 Pr paration de l intervention L int
72. ent et contr lent la vitesse des moteurs courant continu qui quipent les locomotives lectriques les m tros et les v hicules batterie d accumulateurs charriots l vateurs voitures lectriques et locomotives de mines Les hacheurs de petite puissance 0 100KW sont g n ralement employ s dans les v hicules lectriques batteries Les hacheurs de puissance gt 100KW sont utilis s dans les locomotives lectriques qui fonctionnenet partir d un r seau courant continu circuit redresseur CHAPITRE 4 Commande de vitesse pour moteur courant continu Les moteurs courant continu sont utilis s dans de nombreuses applications industrielles bien que leur construction soit plus complexe que celle des moteurs courant alternatif Les avantages de ces moteurs sont e une large gamme de variations de vitesse au dessus et au dessous de la vitesse de r gime e un fonctionnement avec des couples constants ou variables e une acc l ration un freinage et une inversion du sens de rotation tr s rapide ce qui est avantageux dans le cas des appareils de levage et des machines outils e une vitesse de rotation qui peut tre r gul e par l interm diaire d un syst me de r troaction e la possibilit de fonctionner comme g n rateur lors du freinage par r cup ration d nergie 4 1 Caract ristiques d un moteur courant continu La vitesse d un moteur courant continu est inversement pr
73. ent ou selon la gravit du disfonctionnement la r paration de celui ci 8 2 Poser un diagnostic signifie d une part l ensemble de mesures de contr les faites pour d terminer ou v rifier les caract ristiques techniques du syst me des fins de maintenance ou d am lioration et d autre part l identification de la nature du disfonctionnement par l interpr tation de signes ext rieurs et des r sultats de la mesure des param tres fonctionnels Nota En g n ral un bon diagnostic implique une parfaite connaissance de l quipement et galement une certaine exp rience professionnelle dans le domaine de l lctronique industrielle 8 3 Sources de probl mes dans un syst me de commande lectronique de moteurs M me si l quipement de commande lectronique t correctement install et r gl il est toujors possible d appara tre durant l exploitation des pannes d es aux causes parfois banales de type mauvais contact au niveu des connecteurs favoris s par les conditions de milieu humidit poussi re vibrations chaleur choque thermique au niveau des dispositifs lectroniques de puissance thyristors triacs diodes IGBTs provoqu s par un r gime de surcharge temporelle du moteur contr ll r gime qui n a pas t d tect cause d un d r glage provoqu par des vibrations ou par des choques m caniques des potentiom tres intervenant dans les r f rences de t
74. ervenant doit avoir acquis la connaissance du fonctionnement de l quipement disposer d appareils de mesurage en bon tat assurer la s curit des tiers et des ex cutants se pr munir contre les parties actives voisines La connaissance du fonctionnement peut d couler de l tude des sch mas et des documents techniques de l quipement par une personne pleinement qualifi e 9 1 2 Protection des intervenants Les intervenants doivent ne pas porter d objets m talliques utiliser les moyens de protection individuels adapt s disposer d un emplacement d gag et d un appui solide s isoler des l ments conducteurs d limiter l emplacement de travail et les zones risques et en interdire l acc s par balisage utiliser des outils isol s ou isolants et des appareils de mesure pr sentant le maximum de s curit v rifier avant utilisation le bon tat du mat riel 9 2 Techniques de d pannage Le d pannage d un syst me automatis se fait de fa on syst matique selon les t pes suivantes 1 D terminatin des causes possibles du probl me Cette tape consiste dresserune liste de causes possibles du probl me dans l ordre o elles sont les plus susceptibles de se produire OFPPT DRIF 68 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 2 V rification des hypoth ses et pose d un diagnostic
75. es 7 Quel est le rapport entre la tension de sortie et la tension d alimentation tension de ligne Eo Es 8 D terminez la fr quence du signal de sortie Fo T Hz Est ce que la fr quence d ondulation est sup rieure celle obtenue avec un OFPPT DRIF 83 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs redresseur monophas simple alternance 1 Que se produit il si une diode devient circuit ouvert D branchez une diode e commentez le signal de sortie 1 5 2 2 Redresseur triphas double alternance 1 Montez le circuit suivant en raccordant une charge de 550 ohms Oscilloscope 4o j Oscilloscope 50 6o FIGURE 1 7 2 Ajustez la tension de la source 220V tension de ligne 3 D terminez la valeur mesur e par le voltm tre et l amp rem tre Eo Vc c Io AC C 4 Tracez la forme d onde de la tension de sortie et du courant la figure suivante Indiquez les valeurs r elles OFPPT DRIF 84 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Es t ms Eo t ms lo t ms FIGURE 1 8 5 partir des formes d ondes d terminez la valeur moyenne de tension et de courant Eo Vc c Io AC C 6 Comparez ces r sultats avec ceux obtenus l tape 3
76. es de courant hauteur par rapport au sol Les prises de courant doivent toutes comporter la terre De plus elle doivent tre munies d obturateurs s curit enfant Chaque circuit prise est prot ger par un disjoncteur 16 20 ou 32A A l int rieur une prise 16A est plac e 5 cm minimum du sol et une prise 32A 12 cm minimum A l ext rieur les prises doivent tre plac es 1 m du sol et de protection IP25 7 5 3 Le passage de plusieurs circuits dans une m me gaine On appelle circuit l ensemble des fils aliment s par une m me source et prot g par un m me OFPPT DRIF 65 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs dispositif de s curit disjoncteur ou fusible Une gaine peut accueillir plus d un circuit si tous les conducteurs sont isol s tous les circuits proviennent du m me appareil de protection g n ral disjoncteur diff rentiel la section des conducteurs ne doit pas diff rer de plus de 2 intervaux 1 5 et 2 5 et 4mm ou 2 5 et 4 et 6 mm chaque circuit doit tre prot g par un disjoncteur Dans la pratique on peut mettre plusieurs circuits dans une m me 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 16mm la surface int rieure utile est de 30mm On pourra passer 3 fils de
77. eur s emballe e le pont de puissance R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 9 3 S lectionner les composants de remplacement Une fois d termin les composants d fectueux on proc de au choix des composants deremplacement partir des catalogues et tenant compte des caract ristiques techniques des composants d origine du gabarit des composants de remplacement de la mani re de fixation des nouveaux composants sourtout dans le cas des dispositifs de puissance et des condensateurs 9 4 La procedure de remplacement des coposants d fectueux respect les memes tapes communes pour tous les circuits lectroniques dessoudage des composants d fectueux pr paration de l endroit pour la nouvelle soudure _ l emplacement du nouveau composant la soudure du composant la v rification de la qualit de la soudure et des ventuels court circuits avec les pistes voisines 9 5 L importance de la qualit dans l ex cution des travaux Durant l intervention de d pannage une conduite logique ordonn e et propre visant le respect des normes de s curite du travail le respect de l ordre d ex cution des t ches le choix judicieux des instruments et outils de mesure la propret et le soin pendant et apr s le travail repr sentent non seulement la garantie d une act
78. f rence qui compare la consigne la tension provenant de la g n ratrice tachym trique Cette diff rence donne l erreur entre ces deux valeurs au r gulateur Q5 3 points Pourquoi le variateur de vitesse avec gradateur est peu utilis comme commande de vitesse pour les gros moteurs triphas s faible vitesse la forme d onde est tr s d form e ce qui augmente les pertes dans le moteur et d t riore le facteur de puissance Q6 3 points Quel est l avantage qu offre un onduleur modulation de largeur d impulsion par rapport un onduleur source de tension Les onduleurs modulation de largeur d impulsion g n rent des tensions et des courants dont la composante harmonique est relativement lev e OFPPT DRIF 123 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Q7 3 points Dessinez le circuit de puissance d un onduleur MLI Filtre Redresseur RE Onduleur autonome fixe L mm uA LE L2 cn li B Fr quence appropri e Unit de commande et d allumage CPU Consigne de vitesse Seuils limites acc d c vit max llim etc Q8 3 points Quelles sont les trois types de lois tension fr quence qu on peut programmer dans le variateur ATV 16 n Applications courantes couple constant machines moyennement charg es basse vitesse p Applic
79. garde corps crans interdisant l approche des parties restant en mouvement dans le voisinage remise ventuelle de l attestation de consignation partielle au charg de travaux avec indication des limites de la zone de travail CHAPITRE 10 Ajuster et calibrer un syst me de commande lectronique de moteurs 10 1 R gles de s curit Apr s toute intervention de maintenance ou de r paration il est obligatoire de v rifier et si n cessaire de refaire les r glages non seulement de la partie soumise aux travaux mais galement pour l ensemble du syst me la partie m canique command e y comprise Pour effectuer les r lages on est estoblig s d actionner dans la plupart des cas sous tension donc on effectue un essai afin de mettre au point le fonctionnement de l quipement respectif Durant cette activit on doit respecter les mesures de s curit suivantes La d limitation mat rielle de l emplacement est r alis e par des cloisons crans barri res Des dispositifs d avertissement graphiques doivent tre plac s l ext rieur Chaque acc s doit tre quip d une lampe rouge allum e avant la mise sous tension et pendant l essai Les locaux ou emplacements doivent tre clairement d limit s par le chef d tablissement Comporter des points d alimentation en nergie lectrique rep r s par une plaque sp cifiant la valeur et la nature de la tension En BTA ces points doivent tre
80. hyristors Convertisseur A N o Z Moteur cage d cureuil Wattm tre FIGURE 3 5 partir de vos r sultats tracez la courbe repr sentant la vitesse du moteur en fonction de langle d amor age OFPPT DRIF 101 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs N tr min gF FIGURE 3 6 8 Selon la courbe peut on dire qu il s agit d une commande de vitesse lin aire 9 Donnez une application o on retrouve ce circuit OFPPT DRIF 102 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs IV TP 4 L onduleur IV 1 Objectif s vis s e Commander un moteur lectrique par un syst me de commande lectronique e interpr tation des formes d onde des courants et des tensions la sortie des convertisseurs e branchement op rationnel et s curitaire d un moteur lectrique un syst me de commande lectronique e mesure correcte des signaux des convertisseurs IV 2 Dur e du TP La dur e du travail pratique est de 3 heures IV 3 Mat riel quipement et mati re d uvre par quipe a Equipement e module d alimentation EMS 8821 e module d amp rem tre et voltm tre c c EMS 8412 e module de r sistance variable EMS 8311 e alimentation pour mini module
81. ie du variateur b La tension d alimentation c Le courant nominal du variateur d La puissance maximale moteur e La tension d induit recommand e f La tension d excitation 2 En se r f rant la plaque signalitique du moteur d terminez les caract ritiques suivantes a La puissance nominale du moteur b Le courant nominale du moteur c La vitesse nominale du moteur 3 Donnez la fonction de chacune des bornes de raccordements du variateur Carte de puissance a ALI AL2 b M1 M2 c F1 F2 d CL1 CL2 Carte de contr le a RNA RNB b N10 P10 c ELOV d PL RUN e KIAKIB 6 5 2 Mise en service du variateur 6 5 2 1Configuration de la carte de contr le Configurez les cavaliers de la fa on suivante F 50hz E 0 AT RAMP RAMP 0 5 20s ISI 1 I s T 0 H 60V AK2 IA Placez les potentiom tres de la fa on suivante DO I OO 1 BR D 1 ACC valeur maximum OFPPT DRIF 115 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 2 DEC valeur maximum 3 HSP valeur maximum 4 IA gt valeur maximum 6 5 2 2 Configuration de la carte de puissance 1 F 1 190V 2 U 220V 6 5 3 Branchement avec dynamo tachim trique 1 Faire le raccordement tel qu indiqu la figure 7 1 2 Ut
82. iliser la console LAB VOLT avec un contacteur pour alimenter le variateur 3 Branchez le moteur courant continu LEROY SOMER au variateur de vitesse 4 Utiliser l interrupteur S3 pour inverser le sens de rotation du moteur et le potentiom tre pour varier la vitesse du moteur Un Alimentez et v rifier le bon fonctionnement du variateur dans les deux sens de marche 6 Si le moteur tourne mais vous ne pouvez varier la vitesse il se peut que la dynamo tachim trique soit brancher dans le mauvais sens Si c est le cas coupez l alimentation et modifiez le branchement de la dynamo tachim trique 7 Mesurez la vitesse du moteur lorsque le potentiom tre de vitesse est au maximum N 8 Notez le temps que prend le moteur pour atteindre la vitesse maximum Tace 9 Quelle est la tension g n r e par la dynamo tachim trique Eg 10 En utilisant l oscilloscope constatez la forme d onde aux bornes de l induit du moteur Il est pr f rable de prendre la mesure en diff rentielle soit en utilisant deux sondes Vous pouvez utiliser aussi le module d isolation disponible avec l quipement LAB VOLT 220 Vc a Marchef KM1 A2 KM1 N Figure 7 1 OFPPT DRIF 116 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 6 5 4 R gulation par tension d armature 1
83. inaire de l affichage doit tre 01000000 Pour une source monophas e l angle d amor age est d termin partir du d but de l alternance tandis que pour une source triphas e il se situe au moment o deux tensions de phases ont la m me amplitude 2 5 2 Redresseur command monophas 2 5 2 1 Redresseur command monophas simple alternance 1 Montez le circuit de la Figure 2 1 en branchant une charge de 220 ohms OFPPT DRIF 87 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs D clencheur de thyristors Convertisseur A N e E A Z Oscilloscope Oscilloscope E 0 220Vc a maoe A E a S A FIGURE 2 1 2 Ajustez la tension Es 220Vc a 3 Placez l interrupteur sur le module de d clenchement 16 et r glez l angle d amor age pour avoir 90 4 D terminez les valeurs mesur es par le voltm tre et l amp rem tre E Vce c I AC C 5 Tracez la Figure 2 2 les formes d ondes de tension et de courant mesur es l oscilloscope Alignez ces formes d ondes par rapport Es et indiquez leurs valeurs r elles OFPPT DRIF 88 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Es t ms Eo t ms lo t ms FIGURE 2 2 6 En utilisant l oscilloscope d termi
84. ique actionn par le moteur command lectroniquement Si l expiration de la p riode de test tous les param tre technologiques du syst me sont conformes avec les valeurs de r f rence de la documentation on consid re termin e la r paration et on arr te les documents de consignation OFPPT DRIF 76 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Module 27 Installation r paration commande lectronique de moteurs GUIDE DES TRAVAUX PRATIQUES OFPPT DRIF 77 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs I TP 1 Redresseur diodes I 1 Objectif s vis s commander un moteur lectrique par un syst me de commande lectronique interpr tation des formes d ondes des courants et des tensions la sortie des convertisseurs branchement op rationnel et s curitaire d un moteur lectrique un syst me de commande lectronique mesure correcte des signaux des convertisseurs I 2 Dur e du TP La dur e du travail pratique est de 3 heures L 3 Mat riel quipement et mati re d uvre par quipe a Equipement module d amp rem tre et voltm tre c c EMS 8412 06 module de r sistance variable EMS 8311 06 alimentation pour mini module EMS 8843 sonde d intensit EMS 9
85. ive monophas e ou triphas e Tension continu fixe ou variable FIGURE 2 1 CONVERTISSEUR ALTERNATIF CONTINU 2 1 Le redresseur tension fixe en commutation naturelle base de diodes 2 1 1 Le redresseur fixe monophas Le redresseur fixe ou non command contient seulement des diodes produisant ainsi une tension continue fixe sa sortie On retrouve deux types de redresseurs monophas s soit A le redresseur simple alternance ou demi onde B le redresseur double alternance ou pleine onde A Le redresseur simple alternance Le redresseur simple alternance est compos d une seule diode Figure 2 2 et la tension moyenne la charge nous est donn e par l quation 2 1 D D Vo ES FIGURE 2 2 REDRESSEUR MONOPHAS SIMPLE ALTERNANCE E max Vo moy 2 1 OFPPT DRIF 14 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs B Le redresseur double alternance en pont Ce redresseur est r alis partir de quatre diodes mont s en pont Figure 2 3 et la tension moyenne la charge est donn e par l quation 2 2 Vo Vo moy FIGURE 2 3 REDRESSEUR MONOPHAS DOUBLE ALTERNANCE 2E max Vo moy 2 2 m 2 1 2 Le redresseur fixe triphas Le redresseur monophas est limit des puissances pouvant atteindre 10Kw Pour alimenter des puissamces sup rieures
86. ivit bien accomplie mais contribue galement la r duction de la dur e de l intervention n 7 3 9 6 Consigner les interventions a deux significations majeures dans le contexte de ce cours 1 Noter par crit ce qu on veut retenir ou transmettre Dans ce sens il est n cessaire de noter par crit dans le journal de maintenance de l quipement la date de l intervention la dur e de l intervention la manifestation du d faut la cause du d faut la d signation et le code des composants remplac s les coordonn es des intervenants 2 Interdire toute action sur un appareil au moyen d une pancarte d un cadenas d une goupille etc Les mesures qui doivent tre prise afin d organiser et effectuer une intervention sur un quipement industriel sont stipul es par le document UTE C18 510 duquel on pr sente ci dessous les aspects essentiels Selon l Encyclop die Larousse OFPPT DRIF 70 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 9 6 1 LA CONSIGNATION Les quatre op rations de la consignation sont a la s paration b la condamnation c l identification d la VAT suivie ventuellement de la mise la terre et en court circuit MALT CCT Il existe deux proc dures de consignation la consignation g n rale la consignation en deux tapes On doit consid rer comme
87. l tat bloqu De m me la diode D6 conduit et les diodes DS et D6 sont bloqu es Le m me raisonnement s applique lorsque la tension ez est sup rieure aux deux 2 autres Chaque diode conduit pendant un intervalle de 120 titre d exemple la diode D1 conduit 60 avec D4 et 60 avec DS Le courant moyen dans chaque diode est gale au tiers du courant de charge La fr quence du signal la sortie quivaut six fois la fr quence d entr e Une bobine peut tre rajout e en s rie avec la charge pour diminuer le taux d ondulation E e1 e2 e3 S Erc E INNAN moy 1 65 Ehase max t ms FIGURE 2 7FORME D ONDE D UN REDRESSEUR TRIPHAS EN PONT Valeurs caract ristiques des tensions et des courants La valeur moyenne de tension la charge est donn e par l quation 2 4 OFPPT DRIF 17 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Vo moy 1 65 E max 2 4 E tension de phase Exemple 2 2 Dans un redresseur en pont triphas Figure 2 6 la tension au secondaire du transformateur est de 220 V 50 HZ La charge est une r sistance de 100 En n gligeant la chute de tension des diodes calculez les valeurs suivantes a la tension moyenne la charge b le courant moyen la charge c le courant moyen des diodes d la fr quence de l ondulation la charge Solutions a Vo m
88. le une r gulation de courant une logique d inversion une limitation de courant n circuit d allumeur trains d impulsions OFPPT DRIF 35 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs e une rampe avec temps d acc l ration et de d c l ration r glables s par ment Carte contr le Carte encliquetable commune tous les variateurs PE J5 Ji Or ssssses ess RAMP C ER 0 5 20s 0 15 F 60Hz 50Hz wij Ja HA AI nn nn ea aea nes 2e slt ACC i ss 111 Cora DEC Carte option ventuelle 1 i i J3 i Ga HSP i J MORT Jo SPP J2 J I a silo J a 4 sl RI i i f 1 E 0 IERTE Eanna a aaa a aaa aaa aa 1 AT OSP SAI_ RAMP e C EN AT tova EU K1 K2 30v E 10 7 60V ISI 120V0 m 240V Z la gt O 0 E IA mm OSP AK2 QAN J6 LE EH DA SU AR UE en ae nerfs ie ue FIGURE 4 20 CARTE DE CONTR LE 4 7 6 Choix d un variateur pour un convoyeur transportant des agr gats AO er FIGURE 4 21 CONVOYEUR AGR GATS OFPPT DRIF 36 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lect
89. le de visualisation en option ou le logiciel de voire les codes de d faut indiquant les diff rentes pannes En cas de pannes le variateur se v rrouille et un indicateur lumineux sur le devant du variateur s actionne Le tableau 5 2 indique les codes de d faut possibles avec les causes probables et les proc dures de d pannage OFPPT DRIF 54 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs TABLEAU 5 2 TABLEAU DE D PANNAGE Codes Causes probables Proc dures de d pannage Afficheur e absence de tension e tension trop faible V rifier teint a tension es fusibles ou le disjoncteur a s quence d alimentation e raccordement des bornes L1 L2 L3 PhF absence phase r seau V rifier variateur non aliment fusion fusible puissance coupure r seau t gt 200ms a tension es fusibles ou le disjoncteur a s quence d alimentation e raccordement des bornes L1 L2 L3 e pont redresseur USF r seau trop faible baisse de tension passag re V rifier a tension d alimentation e raccordement OSF r seau trop fort V rifier a tension d alimentation e la configuration FrS 50 ou 60 Hz OLF Surcharge V rifier le r glage ItH par rapport au courant nominal du moteur Le r armement est possible apr s 7 minutes environ d clenchement thermique par surcharge
90. litude et de la fr quence d sir es et ajuste la largeur et le nombre d impulsions en cons quence de fa on optimiser la performance du moteur La fr quence de d coupage ou porteuse peut tre sup rieure 10 Khz dans certain variateur On utilise ce type d entra nement pour commander les moteurs d induction dont la puissance est comprise entre 500w et S00Kw Le rapport des vitesses peut tre aussi lev que 100 1 Les variateurs MLI de basse puissance utilisent des transistors IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor Leur circuit quivalent correspond un transistor bipolaire combin un transistor MOS Figure 5 20 Ce transistor permet une r ponse en fr quence jusqu 20Khz et peut supporter des courants pouvant atteindre 600A Il existe des ponts onduleurs six transistors de puissance IGBT Ces ponts sont appel s IPM Intelligent Power Module Figure 5 21 A FIGURE 5 20 SYMBOLE D UN TRANSISTOR IGBT FIGURE 5 21 MODULE IPM Remarque Il est important de souligner qu un onduleur autonome peut fournir une puissance active et une puissance r active la charge Par contre un onduleur non autonome absorbe toujours de la puissance r active du r seau auquel il est connect 5 6 Variateur de vitesse ALTIVAR Le variateur de vitesse ALTIVAR de T l m canique Figure 5 22 est un convertisseur de fr quence destin l alimentation des moteurs asynchrones triphas s
91. max cos 2 7 m Quand langle d amor age devient sup rieur 30 la valeur moyenne est donn e par l quation 2 8 3E E moy I cos a 30 2 8 Dans le cas d une charge fortement inductive le circuit peut agir comme redresseur Figure 2 12 pour un angle situ entre 0 et 90 et comme onduleur g n rateur pour un angle au dessus de 90 Dans ce cas ci le circuit fournit de l nergie au r seau Figure 2 13 OFPPT DRIF 20 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Puissance active gt EI ota Montage R cepteur L2 redresseur P L3 e FIGURE 2 12 MONTAGE REDRESSEUR Puissance active A L1 e g L2 Montage G n rateur e redresseur onduleur L3 e F FIGURE 2 13 MONTAGE G N RATEUR OU ONDULEUR Ce fonctionnement est utilis en traction lectrique lors du freinage des trains durant la p riode de freinage les moteurs courant continu deviennent temporairement des g n ratrices B Redresseur triphas en pont compl tement command Le redresseur en pont de la Figure 2 14 est constitu de six thyristors qui sont d clench s tour de r le On observe Figure 2 15 que le thyristor Th1 est amorc quand la phase e est durant la p riode maximum ensuite c est au tour de Th2 d tre amorc
92. moteur fonctionne en sens inverse vitesse n gative et le couple est positif p riode de freinage ou r cup ration Troisi me quadrant Le moteur fonctionne en sens inverse et le couple est n gatif Quatri me quadrant Le couple est n gatif et la vitesse est positive p riode de freinage ou r cup ration D roulement d un cycle normal D marrage dans le sens direct quadrant 1 freinage et r cup ration quadrant 4 D marrage dans le sens inverse quadrant 3 freinage et r cup ration quadrant 2 Pour r aliser un variateur de vitesse r versible quatre quadrants on utilise le montage de la Figure4 7 qui est constitu de deux ponts thyristors Pont 1 Pont 2 tension c a FIGURE4 7 REDRESSEUR R VERSIBLES THYRISTORS OFPPT DRIF 28 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 4 4 R gulation de vitesse Les variateurs de vitesse permettent non seulment de contr ler la vitesse et d inverser le sens de rotation mais aussi d asservir la vitesse soit en la maintenant gale une valeur d termin e quel que soit le couple r sistant exerc sur l arbre Le sch ma synoptique de la Figure 4 8 pr sente les principaux l ments d un variateur de vitesse pour un moteur c c excitation s par e Alimentation c a Moteur c c Consigne de vitesse p Unit
93. moteurs V TPS Variateur de vitesse ATV 16 V 1 Objectif s vis s e commander un moteur lectrique par un syst me de commande lectronique e branchement op rationnel et s curitaire d un moteur lectrique un syst me de commande lectronique e utilisation correcte des variateurs de vitesse industriels e calibration juste des param tres de fonctionnement d une commande lectronique e utilisation du logiciel de communication V 2 Dur e du TP La dur e du travail pratique est de 4 heures V3 Mat riel quipement et mati re d uvre par quipe a Equipement variateur de vitesse ATV16 module de communication RS232 tachym tres voltm tre b Mati re d uvre e fils de raccordement V4 Description du TP Les variateurs de vitesse ALTIVAR sont des convertisseurs de fr quence destin s l alimentation des moteurs synchrone s triphas s cage d cureuil La gamme de puissance de ces variateurs se situe entre 0 37 et 110Kw Ils fonctionnent suivant le principe PWM par d coupage d une tension continue fixe Cette technique assure une rotation des moteurs r guli re gr ce une forme de courant de sortie tr s proche de la sinuso dale Le variateur est pilot par une unit de contr le qui l aide d un microprocesseur assure les fonctions de commande des composants de puissance de dialogue ainsi que de protection et de s curit OF
94. nez la tension moyenne la sortie et comparez la celle mesur e avec le voltm tre Emoyen Ve c Ta Pour diff rents angles d amor age d terminez Eo Remplissez le Tableau 2 1 Tension moyenne en fonction de a TABLEAU 2 1 TENSION MOYENNE EN FONCTION DE a Eoth orique V 0 O O 30 60 90 120 150 180 La valeur th orique est donn e par l quation suivante Eoth orique Emax 27r x 1 cos a 8 Coupez l alimentation 2 5 2 2 Redressement command monophas double alternance 1 Montez le circuit de la Figure 2 3 en branchant une charge r sistive de 220 ohms OFPPT DRIF 89 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs D clencheur de thyristors Convertisseur A N LS 10V O Oscilloscope 0 300Vcc FIGURE 2 3 2 Ajustez la tension d alimentation 220Vc a et r glez l angle d amor age pour avoir 90 3 D terminez la valeur mesur e par le voltm tre et l amp rem tre Eo Vce c Io AC C 4 Tracez la forme d onde de la tension de sortie et du courant la Figure 2 4 Indiquez les valeurs r elles OFPPT DRIF 90 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Es t ms Eo t ms lo t ms FIGURE 2 4 5 En utilisant l oscilloscope d
95. nique auquel appartien 1 quipement lectronique analys A titre d exemple est pr sent ci dessous le tableau des pannes possibles pour le variateur de vitese RECTIVAR 4 TABLEAU 4 1 PROC DURE DE D PANNAGE D fauts V rifier sur le variateur V rifier le retour de vitesse avec V rifier sur le moteur carte de contr le carte de puissance tension d armature le moteur ne tourne pas le r glage de lale la tension r seau la tension limitation Ia e les fusibles d excitation F1 et la liaison OV RUN et F2 OV INR e usure des balais la r f rence 0 10V aux e que le moteur n est bornes OV et El pas cal Le moteur tourne par Le r glage des gains SPP et le pont de puissance coups SPI la compensation de les balais du moteur chute RI e la position du cavalier F La position du la position du tension d excitation cavalier H cavalier H en le retour DT aux HO HU bornes RNA et le retour de RNB tension Instabilit Le r glage des gains L accouplement DT la compensation de SPP et SPI moteur chute RI e position di cavalier Mauvaise r gulation la compensation de la valeur de tension chute RI nominale d induit Le r glage de la vitesse La consigne 0 10V aux le pont de puissance est impossible bornes OVet El Fusion des fusibles e les raccordements les raccordements court circuit ou d faut court circuit ou d faut de masse de macce OFPPT DRIF 69 Le mot
96. nt impos es par le r seau qu ils alimentent Dans ces onduleurs la commutation est naturelle dans le sens que ce sont les tensions alternatives du r seau qui effectuent le transfert du courant d un thyristor l autre On traitera dans ce chapitre uniquement des onduleurs autonomes Courant alternatif Courant continu fr quence fixe ou variable FIGURE 5 1 REDRESSSEUR CONTINU ALTERNATIF OFPPT DRIF 41 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 5 1 Classification des onduleurs autonomes Les onduleurs autonomes se classent en deux groupes e Onduleurs fr quence fixe ceux ci sont utilis s comme alimentation de s curit dans les centre hospitaliers les centrales t l phoniques les ordinateurs etc Ces onduleurs sont aliment s partir d une batterie d accumulateurs e Onduleurs fr quence variable ceux ci sont aliment s en courant continu partir du r seau alternatif par l interm diaire d un redresseur Ils fournissent des tensions de fr quence et d amplitude variables utilis es pour contr ler la vitesse de moteurs courant alternatif Les onduleurs autonomes se classent aussi d apr s la forme d onde de leur tension de sortie e Onduleurs onde rectangulaire Figure 5 2 L onde de sortie est rectangulaire L amplitude de l onde de sortie d pend de la valeur de la tension d e
97. ntes recherche du d faut sur machine en tat de fonctionnement ou de consignation partielle limination du d faut sur machine en tat de consignation partielle ou g n rale essais et v rifications r glages sur machine en tat de consignation partielle ou de fonctionnement Travaux La consignation g n rale est indispensable 9 6 5 ETAT DE CONSIGNATION GENERALE La consignation g n rale est demand e par le ou les charg s de travaux au charg de consignation g n rale d sign celui ci peut recourir des agents de consignation partielle dont 1l doit assurer la coordination La r alisation de l tat de consignation g n rale passe toujours par l inventaire des risques encourus par le personnel et le mat riel l ex cution des op rations aboutissant la consignation partielle relative chaque risque recens la remise d une attestation de consignation g n rale chacun des charg s de travaux concern s ou l adoption de mesures pr sentant des garanties quivalentes par exempl pose de cadenas par le charg de consignation et le charg de travaux Nota lorsqu elle agit seule une personne peut tre autoris e par son employeur e remplir les fonctions de charg de consignation g n rale et de charg de travaux 9 6 6 ETAT DE CONSIGNATION PARTIELLE Dans ce cas le charg d intervention doit tre parfaitement inform du fonctionnement de l quipement industriel a
98. ntr e E FIGURE 5 2 FORME D ONDE RECTANGULAIRE e Onduleurs en cr neaux de largeur variable Figure 5 3 L onde de sortie est constitu e par des cr neaux rectangulaires alternatifs et s par s par une zone morte tension nulle La tension de sortie varie si on agit sur la dur e des cr neaux E FIGURE 5 3 FORME D ONDE EN CR NEAUX e Onduleurs modulation d impulsion PWM Figure 5 4 L onde de sortie est form e de trains d impulsions positifs et n gatifs de largeur et d espacement variable La r sultante de la forme de sortie se rapproche d une sinuso de E FIGURE 5 4 FORME D ONDE MODULATION DE LARGEUR D IMPULSION PMM Pulse Width Modulation Width largeur OFPPT DRIF 42 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 5 2 L onduleur monophas 5 2 1 L onduleur monophas thyristors et transformateur L onduleur de la Figure 5 5 comprend deux thyristors un transformateur point milieu un condensateur de commutation C et une inductance s rie L Les deux thyristors Th1 et Th2 sont l tat passant tour de r le ce qui produit des impulsions de courant de sens inverse 1 et I2 dans les deux moiti s du primaire du transformateur On obtient au secondaire du transformateur une tension alternative de forme rectangulaire Figure 5 6 Le condensateur de commutation C
99. obilis BTA les pancartes ou autres dispositifs d avertissement constituent la protection minimale obligatoire d interdiction de man uvre c Identification de l ouvrage sur le lieu de travail Elle est bas e sur la connaissance de la situation g ographique la consultation des sch mas la connaissance des ouvrages et de leurs caract ristiques la lecture des pancartes des tiquettes l identification visuelle Nota pour les conducteurs nus la v rification d absence de tension VAT et la mise la terre et en court circuit MALT CCT a valeur d identification OFPPT DRIF 71 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs d V rification d absence de tension VAT et la mise la terre et en court circuit MALT CCT Dans tous les cas la VAT doit se faire aussi pr s que possible du lieu de travail sur tous les conducteurs actifs Le bon fonctionnement du mat riel doit tre contr l avant et apr s la v rification La mise la terre et en court circuit MALT CCT doit tre r alis e de part et d autre de la zone de travail et doit int resser tous les conducteurs actifs Elle n est pas exig e en BTA sauf s il y a risque de tension induite risque de r alimentation pr sence de condensateurs ou de c bles de grande longueur La mise la terre est exig e dans le cas d
100. ome OFPPT DRIF 118 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Commande lectronique de moteurs Examen th orique 2 Q1 3 points Donnez trois m thodes de variation de vitesse pour les moteurs courant alternatif Q2 3 points Dessinez le diagramme synoptique d un variateur de vitesse thyristor pour un moteur courant continu Q3 3 points Quelles sont le sdeux m thodes permettant la r gulation de vitesse d un moteur courant continu Q4 3 points Dans un r gulateur de vitesse pour moteur courant continu quel est le r le du comparateur d erreur Q5 3 points Pourquoi le variateur de vitesse avec gradateur est peu utilis comme commande de vitesse pour les gros moteurs triphas s Q6 3 points Quel est l avantage qu offre un onduleur modulation de largeur d impulsion par rapport un onduleur source de tension Q7 3 points Dessinez le circuit de puissance d un onduleur MLI Q8 3 points Quelles sont les trois types de lois tension fr quence qu on peut programmer dans le variateur ATV 16 Q9 3 points Compl tez le sch ma de raccordement du variateur de vitesse ATV16 La consigne de vitesse est donn e partir d un potentiom tre et le sens de marche partir d un s lecteur trois positions Q10 3 points On a le code de d faut ObF pour un variateur de
101. ommande lectronique de moteurs 4 5 3 Onduleur fr quence variable Pour varier la fr quence de sortie de l onduleur on utilise un oscillateur fr quence variable pour d clencher les deux thyristors du montage pr c dent 1 Montez le circuit de la figure suivante utilisez le g n rateur de fonction comme oscillateur L oscilloscope doit fonctionner en mode synchronisation externe L entr e pr vue cet effet est branch e la sortie sync du g n rateur de fonctions opere aur Dacns ape D clencheur de thyristors Convertisseur A N le Tonction eE Synch v o 0 A nu O Fr quence o O Niveau i Q SE Oscilloscope Wattm tre Po 220Vc a 110Vca 110Vca 0 220Vc c TH2 FIGURE 0 10 2 R glez le niveau du g n rateur de fonctions pour avoir une amplitude maximum et s lectionnez le signal carr 3 R glez Es au minimum et mettez sous tension 4 l aide de l oscilloscope r glez la fr quence du g n rateur de fonction 100 Hz 5 Augmentez Es jusqu 60V Il ne faut pas que Is d passe 1 5A 6 Augmentez graduellement la fr quence et notez le signal la sortie De m me diminuez la fr quence et notez le signal la sortie FA Commentez vos r sultats OFPPT DRIF 106 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de
102. oportionnelle au flux inducteur et directement proportionnelle la force contre lectromotrice du moteur Cette relation nous est donn e par L Equation 4 1 F CE M K EQUATION 4 1 N Le couple du moteur est proportionnel au flux inducteur et au courant de l inducteur Equation 4 2 C Kx x Ia EQUATION 4 2 La puissance m canique est proportionnelle au couple et la vitesse du moteur Equation 4 3 P 0 105x Cx N EQUATION 4 3 OFPPT DRIF 26 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs On peut faire fonctionner le moteur couple constant en variant la tension de l induit Dans ce cas la puissance varie en fonction de la vitesse Si on varie le flux inducteur et si l on garde la tension de l induit constante le couple variera inversement proportionnellement la vitesse du moteur et la puissance demeurera constante La Figure 4 4 nous montre la relation entre le couple et la puissance du moteur en fonction de la vitesse P CA couple constant puissance constante gt FIGURE 4 4 PUISSANCE ET COUPLE EN FONCTION DE LA VITESSE Dans l industrie 90 des applications fonctionnent couple constant Ainsi on retrouve le fonctionnement puissance constante dans les pompes les machines outils et les syst mes d enroulement 4 2 Variateur de vitesse
103. orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Th1 Th2 Th3 FIGURE 5 16 CIRCUIT QUIVALENT DE L ONDULEUR TABLEAU 5 1 COMMUTATION DES THYRISTORS Thyristors t6 Th1 Th2 x Th3 x Th4 x Th5 Th6 x x x Eab Ebc Eca FIGURE 5 17 TENSION AUX BORNES DU MOTEUR OFPPT DRIF 49 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Ce syst me d entra nement permet de faire varier simultan ment la vitesse de plusieurs moteurs Il peut alimenter des moteurs asynchrones et synchrones Dans ce dernier cas on peut faire varier la vitesse d un groupe de moteurs avec grande pr cision En pratique la vitesse est variable dans un rapport de 1 10 Les moteurs ont une capacit typique comprise entre 15Kw et 230Kw 5 5 2 L onduleur autonome modulation de largeur d impulsion MLI Les onduleurs source de tension g n rent des tensions et des courants dont la composante harmonique est relativement lev e Ces harmoniques produisent des couples pulsatifs Quand le moteur tourne une vitesse relativement lev e ces pulsations sont amorties par l inertie m canique Cependant basse vitesse elles peuvent produire une vibration consid rable Dans certaines applications comme les machines outils ces vibrations sont inacceptables si la haute pr cision
104. ournissent avec un excellent rendement une tension continue de sortie dont la valeur est inf rieure celle de la tension continue d entr e e les hacheurs survolteurs ceux ci permettent d obtenir une tension de sortie sup rieure la tension d entr e 3 1 Le hacheur d volteur La figure 3 2 repr sente le sch ma de principe d un hacheur d volteur muni d un filtre de sortie LC qui d bite un courant dans une charge r sistive L ouverture et la fermeture p riodique de l interrupteur S permet de hacher la tension continue d entr e pour produire une tension de sortie variable L inductance r duit l ondulation du courant de charge et le condensateur C maintient la tension de sortie sensiblement continue La diode assure la continuit du courant dans la charge lorsque l interrupteur est ouvert La forme d onde la sortie du hacheur est montr e la Figure 3 3 E ea EPRA ss entr e CT Circuit de D C commande sortie FIGURE 3 2 LE HACHEUR D VOLTEUR OFPPT DRIF 23 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs E sortie tond hioc E moy gt t impulsion d amorcage N K K t Impulsion de blocage K K t FIGURE 3 3 FORME D ONDE LA SORTIE D UN HACHEUR D VOLTEUR La tension de sortie est donn e par l quation tcond
105. oy 1 65 Emax 1 65 x 220v x 42 511 83V VOMOY _ 511 83 I 51 18A b SS RE 10Q Le 51 18 c In en 0004 d fo 6 x 50 hz 600 hz 2 2 Le redresseur tension variable en commutation contr l e base de thyristors redresseur command Les redresseurs command s permettent de contr ler la tension moyenne la charge On les utilise surtout dans la commande des moteurs courant continu pour varier la vitesse On retrouve les redresseurs command s simple et double alternance pour des tensions monophas es et triphas es 2 2 1 Le redresseur command monophas A Le redresseur command monophas simple alternance Pour varier la tension moyenne la charge on utilise un thyristor qui est d clench partir d un circuit de commande synchronis sur le secteur Figure 2 8 On utilise en g n ral la commande par rampe synchrone y commande gt FIGURE 2 8 REDRESEUR COMMAND SIMPLE ALTERNANCE En l absence de signal sur la gachette le thyristor est l tat bloqu Si l on applique une impulsion sur la gachette durant le cycle positif le thyristor conduit Il bloque lorsque la tension passe z ro et durant le cycle n gatif OFPPT DRIF 18 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Tension moyenne la charge La valeur moyenne de tension est donn e par l qua
106. ppt com OFPPT DRIF 40 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 4 8 Variateurs de vitesse avec hacheur Les variateurs de vitesse avec hacheurs sont particuli rement utilis s pour quiper les moteurs de traction aliment s soit partir d une ligne en courant continu train lectrique ou partir d une batterie d accumulateurs v hicule lectrique Le hacheur est utilis uniquement avec le moteur s rie Figure 4 24 tandis que les variateurs thyristors sont utilis s avec les moteurs shunt ou aimant permanent Th1 Batterie d accumulateurs Moteur s rie FIGURE 4 24 CIRCUIT D UN HACHEUR DE COURANT CHAPITRE 5 Le convertisseur continu alternatif l onduleur Un onduleur est un convertisseur statique capable de transformer l nergie d une source de tension continue en une tension alternative Il s agit d un dispositif lectronique qui accomplit la fonction inverse du redresseur Figure 5 1 Nous distinguons deux grandes cat gories d onduleurs les onduleurs autonomes et les onduleurs non autonomes Les onduleurs autonomes ou oscillateurs sont capables de g n rer leur propre fr quence et leur propre tension alternative Dans ces ondulers la commutation des tyristors est forc e Les onduleurs non autonomes ont la particularit que la fr quence et la tension alternative so
107. prolong e du moteur i Couper l alimentation puis remettre le variateur sous tension OBF Surtension ou e Augmenter le temps de d c l ration e Optimiser le gain Ufr e Adjoindre le r sistance de freinage ou l option frein si n cessaire surintensit due un feinage trop brutal ou une charge entraimante couple pulsatoire m me avec une option freinage drF Surintensit e Mettre hors tension v rifier les c bles de liaison et l isolement du moteur variateur d branch e Augmenter le temps d acc l ration ou de d c l ration e V rifier l tat de charge et la temp rature ambiante produite e R armer court circuit ou mise la terre en sortie du variateur surchauffe du module IPM sous alimentation de la commande du module IPM r gime transitoire excessif court circuit interne CrF D faut de commande de fermeture du relais de charge des D faut freinage condensateurs InF Reconnaissance calibre e V rifier la connectique interne apr s coupure de l alimentation et d charge des condensateurs 1mn voyant vert teint e Remettre le variateur sous tension e d faut de connectique interne EEF Erreur de m morisation du EEPROM SLF Communication rompue avec le variateur V rifier la connexion de l additif visualisation 5 7 Application d un variateur fr quence variable L application qui suit donne l avantage d utiliser un variateur
108. quip s d un t moin lumineux de pr sence tension et ventuellement d absence de tension si le degr IP est inf rieur IP 2X Les appareils de mesure portatifs main ainsi que les c bles souples doivent tre parfaitement isol s et adapt s la tension Les conducteurs de raccordement doivent comporter un marquage ind l bile de la section et de la tension nominale La protection contre les contacts indirects doit tre r alis e pour les mat riels en essai Les raccordements des canalisations mobiles aux installations fixes doivent pr senter OFPPT DRIF 74 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs un degr IP 2X minimum en BTA si le courant d emploi est au maximum de 16 A Au del une consigne doit tre affich e 10 2 Mesurages 10 2 1 Prescriptions g n rales Le personnel devra tre habilit en tenant compte de l existence ventuelle de pi ces nues sous tension dans le voisinage Compte tenu des risques tr s importants li s ces op rations le personnel effectuant des mesurages doit utiliser des dispositifs de protection individuelle appropri s tels que gants isolants tapis ou tabouret isolant pour liminer les contacts fortuits cran facial anti UV pour limiter les cons quences d un court circuit D autre part il est imp ratif de s lectionner rigoureusement le calibre utiliser
109. r sistance peuvent tre rajout s aux variateurs dans le cas de freinage excessif charge forte inertie Ceci emp che que l nergie soit absorb e par le variateur durant la p riode de freinage Enfin il est recommand d utiliser un filtre entre l alimentation et le variateur et un autre entre le variateur et le moteur pour liminer le bruit et les harmoniques qui sont engendr s par le d coupage haute fr quence du signal de sortie OFPPT DRIF 53 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs ATV 16U09M2 et 16U18M2 Alimentation 208 240 V monophas e Autres raccordements FIGURE 5 24 RACCORDEMENT DU VARIATEUR 5 6 3 Loi tension fr quence En plus des r glages de base il est possible de programmer trois types diff rents de lois tension fr quence soit n p Figure 5 25 n Applications courantes couple constant machines moyennement charg es p Applications couple variable pompes ventilateurs l Machines fortement charg es basse vitesse volts F nom F hz FIGURE 5 25 COURBE TENSION FR QUENCE 5 6 4 Maintenance du variateur de vitesse ALTIVAR 16 Le variateur de vitesse ALTIVAR 16 n cessite un minimum de maintenance Le variateur est muni d une protection contre les courts circuits les surcharges les surtensions et les sous tensions Il est possible en utilisant un modu
110. rice tachym trique Celle ci plac e en bout d arbre du moteur fournit une tension proportionnelle la vitesse de rotation Le r gulateur agit pour que cette tension la vitesse de rotation soit gale la tension de consigne Cette m thode permet d avoir une tr s grande pr cision de 0 1 pour une variation de charge importante La Figure 4 9 montre les diff rents l ments d une boucle de r gulation utilisant une g n ratrice tachym trique Consigne Ne de Rampe Comparateur R gulateur Circuit Circuit de Moteur vitesse d erreur de vitesse d amor age puissance cc S Amae G n ratrice tachim trique FIGURE 4 9 ASSERVISSEMENT DE VITESSE D UN MOTEUR C C e La rampe Figure 4 10 Cette fonction transforme un chelon de tension d entr e en une tension de sortie variable lin aire Elle se compose d une fa on g n rale d un int grateur reboucl sur un comparateur qui per V L Consigne Vs Ve Vs gt t FIGURE 4 10 CIRCUIT DE LA RAMPE D ACC L RATION OFPPT DRIF 30 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs e Le comparateur Figure 4 11 C est un amplificateur de diff rence qui compare la consigne la tension provenant de la g n ratrice tachym trique Cette diff rence donne l erreur entre ces deux valeurs au r gulateur R3 R1 Rampe R1 R2 R3
111. ronique de moteurs Caract ristiques e d bit maximal du tapis Q 50t h e charge au m tre lin aire ml 120K g m e diam tre des tambours d 0 4 m e couple r sistant en charge Cr 590 Nm e r seau monophas de 220v 50Hz Solution e Vitesse du tapis Q _ 50x10 kg h ml 120kg m 416m h 0 116m s e Vitesse de rotation des tambours Nace Er min e Puissance utile du tapis P1 Cx W 590 x 0 58 342W e Calcul du r ducteur Si l on choisit un moteur qui tourne 1000 tr min le rapport de r duction est gal N wor 1000 R N TAMBOUR 5 54 180 e Puissance utile au variateur si le rendement du moteur est de 0 91 Le choix se porte sur un Rectivar RTV 04V60M www cours ofppt com OFPPT DRIF 37 Module27 Commande lectronique de moteurs t 5 de Th orie e sum R Guide de travaux pratiques ion ion r parat Installat 4 7 7 Sch ma synoptique mil lan ZN lY K cvAQ eVAQ RE EME E D 24 daso M gt OX E gt NAS x 7 T gt WY 214 C al C d E A TE IS LZY HAY HIY aY Z0 19 gZA vz usi lt Ha m tt ALH ANOILdONAS YWAHOS T dSO CH vI NNE N A any E gt Abet ASI ASL b l h l 1 ARR Ad SIN Std NAS ENI ISI 7193793
112. rotection de commade de signalisation c blage lectrique ce plan utilise la simboles de l lectrotechnique un plan lectronique repr sentant le sch ma de l unit de commande lectronique du moteur plan dans lequel sont utilis s les symboles des composants lectroniques de puissance diac thyristor triac IGBT ainsi que les symboles de l lectronique de faible puissance r sistor condensateur diode transistor circuits integr s etc 7 1 2 Devis repr sent l tat d taill et estimatif de travaux accomplir qui constitue un avant projet et non pas un engagement formel Un devis doit contenir une liste compl te de composants specifiant le num ro d identification dans le sch ma de principe le code le type la quantit utilis e 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 devis et le manuel d utilisation ou le 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 7 2 Normes en vigueur NFC 51 NFC 53 En industrie une norme signifie une r gle fixant les conditions de la r alisation d une op ration de l ex cution d un objet ou de l laboration d un produit
113. rt entre la tension de sortie et la tension d alimentation Eo Es F 8 D terminez la fr quence du signal de sortie Fo Hz 9 Coupez l alimentation OFPPT DRIF 81 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 1 5 2 Redresseur triphas Le redresseur triphas poss de plusieurs avantages sur le redresseur monophas Il poss de une ondulation de sortie sup rieure au redresseur monophas ce qui n cessite des filtres de moindre importance 1 5 2 1 Redresseur triphas simple alternance 1 Montez le circuit de la Figure 1 5 en raccordant une charge de 550 ohms Oscilloscope Oscilloscope 0 600Vcc FIGURE 1 5 2 Ajustez la tension de la source 380 V tension de ligne ou 220V tension de phase 3 D terminez la valeur mesur e par le voltm tre et l amp rem tre Eo VC c To AC C 4 Tracez la forme d onde de la tension de sortie et du courant la Figure 1 6 Indiquez les valeurs r elles OFPPT DRIF 82 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Es t ms Eo t ms lo t ms FIGURE 1 6 5 partir des formes d ondes d terminez la valeur moyenne de tension et de courant Eo Vec c lo AC C 6 Comparez ces r sultats avec ceux obtenus l tape 3 Sont ils identiqu
114. rventions H 25 Utiliser un micro ordinateur pour produire des documents techniques 26 Utiliser la terminologie appropri e OFPPT DRIF 9 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs PRESENTATION DU MODULE CE MODULE DE COMPETENCE PARTICULIERE EST SITUE A LA FIN DU TROISIEME SEMESTRE ET AU DEBUT DU QUATRIEME SEMESTRE DE FORMATION IL REQUIERT EN PRE REQUIS LES MODULES 14 ANALYSE DE CIRCUITS A SEMI CONDUCTEURS ET 17 ANALYSE DE CIRCUITS ELECTRONIQUES DE PUISSANCE DESCRIPTION L OBJECTIF DE CE MODULE EST DE RAIRE ACQUERIR LES CONNAISSANCES LIEES AUX TYPES DE COMMANDE ELECTRONIQUE DE MOTEURS AU DIAGNOSTIQUE DE FONCTIONNEMENT AINSI QU AU REMPLACEMENT DE COMPOSANTS DEFECTUEUX L VISE DONC A RENDRE LES STAGIAIRES APTES A INSTALLER ET A REPARER LES SYSTEMES DE COMMANDE ELECTRONIQUE DE MOTEURS DUREE DU MODULE 60H THEORIE 56 33 H TRAVAUX PRATIQUES 38 23H EVALUATION 6 4H OFPPT DRIF 10 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Module 27 INSTALLATION REPARATION COMMANDE ELECTRONIQUE DE MOTEURS RESUME THEORIQUE OFPPT DRIF 11 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs CHAPITRE 1 Types de
115. s ou publications UTE qui ne sont pas des normes La normalisation en France est r glement e par la loi du 24 mai 1941 qui a cr l Association Fran aise de NORmalisation AFNOR et d finit la proc dure d homologation des normes Cette loi est compl t e par le d cret n0 84 74 du 26 mai 1974 modifi par les d crets n0 90 653 et 91 283 Les normes homologu es doivent tre appliqu es aux march s pass s par l tat les tablissements et services publics Par ailleurs une norme homologu e peut tre rendue d application obligatoire par arr t mais cette proc dure n a t jusqu pr sent que peu utilis e en lectricit NF C 15 100 NF C 13 200 Il existe deux grandes familles de normes qui visent d une part la construction du mat riel lectrique et d autre part la r alisation des installations lectriques Les principales normes de r alisation sont la NF C 15 100 installations lectriques basse tension la NF C 13 100 postes de livraison la NF C 13 200 installations lectriques 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 degr s de protection procur s par les enveloppes la NF EN61140 Mai 2001 r gles de s curit relatives la protection contre les chocs lectriques la NF EN 60598 2 8 Mars 2001 bal
116. sion d entr e f Tension de sortie Impulsions d amor age Tension de sortie apr s filtrage h lt h t FIGURE 6 6 FORME D ONDE D UN CYCLOCONVERTISEUR MONOPHAS 6 2 1 Les application des cycloconvertisseurs On retrouve les cycloconvertisseurs comme variateurs de vitesse pour les moteurs synchrones et asynchrones de forte puisance de 1 5Mw et plus et tournant des vitesses tr s lentes Les fr quences utilis es se situent entre OHZ et 20HZ Citons titre d exemple les moteurs des machines d extraction mini re les moteurs d entra nement des broyeurs ciment les moteurs propultion de navires etc OFPPT DRIF 61 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs CHAPITRE 7 L installation d un syst me de commande lectronique de moteurs 7 1 Les plans et les devis 7 1 1 Plan _ signifie dans le sense de ce cours la repr sentation d ensemble d un quipement industriel qui contient un ou plusieurs moteur s lectrique s controll s lectoniquement Afin de devenir op rationnelle cette repr sentation g n rale doit tre accompagn e par un plan lectrom canique contenant les sous ensambles m caniques actionn s par le s moteur s et leurs emplacement sur l quipement un plan lectrique regroupant les composants lectriques de base de basse tension dispositifs de p
117. sont peu employ es car elles emp chent l isolation galvanique entre le circuit de commande et celui de puissance Consigne de R gulateur R gulateur Circuit Circui ircuit de Mesure du vitesse Rampe de vitesse de courant d amor age puissance courant Boucle de courant EEE RO G n ratrice Ai B tachim trique 2 Boucle de vitesse FIGURE 4 15 ASSERVISSEMENT AVEC LIMITATION DE COURANT OFPPT DRIF 33 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 4 7 Variateur de vitesse Rectivar 4 4 7 1 Discussion Les variateurs de vitesse RTV 44 Figure 4 16 de T l m canique sont destin s la r gulation de vitesse des moteurs courant continu excitation s par e ou aimants permanents partir d un r seau alternatif monophas La commande peut tre r alis partir d une carte analogique ou d un microprocesseur Ces variateurs sont r versibles double pont et fonctionnent dans les 4 quadrants du plan couple vitesse Ces variateurs peuvent contr ler des moteurs ayant une capacit comprise entre 0 65KW et 1770 KW FIGURE 4 16 RECTIVAR 4 4 7 2 Sch ma fonctionnel La Figure 4 17 nous met en relief le sch ma fonctionnel du variateur RECTIVAR 4 x r exc m T
118. sservissement cycles du ou des risques non limin s des r gles observer vis vis des risques subsistants par exemple mise en place d obstacles autour des machines voisines en fonctionnement surveillance par un surveillant de s curit ventilation toxicit explosion protections individuelles n cessaires Lorsqu un document de consignation partielle est remis il doit clairement mentionner les consignations partielles r alis es les risques non limin s OFPPT DRIF 73 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 9 6 7 EXEMPLE DE CONSIGNATION PARTIELLE ARRET MACHINE Inventaire des risques s paration de toutes sources d nergie par la man uvre de sectionneurs vannes distributeurs condamnation des organes de s paration pr c dents en position d ouverture nergie lectrique en position de fermeture nergies hydraulique pneumatique vapeur limination des nergies r siduelles d compression et mise l air libre ventuelle des capacit s pneumatiques ou hydrauliques sous pression des circuits vapeur et v rification de la d compression mise la terre et en court circuit ai n cessaire v rification de l impossibilit de remise en marche accidentelle par action sur les organes de commande habituels mise en place ventuelle de
119. ssion R servoir d eau stock FIGURE 5 27 STATION DE POMPAGE AVEC VARIATEUR OFPPT DRIF 57 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs CHAPITRE 6 Le convertisseur alternatif alternatif Ce dispositif Figure 6 1 permet de convertir une tension alternative fr quence fixe en une tension alternative tension variable gradateur ou fr quence variable cycloconvertisseur Onde alternative tension Tension alternative et fr quence variable monophas e ou triphas e 2 FIGURE 6 1 CONVERTISSEUR ALTERNATIF ALTERNATIF 6 1 Le gradateur Un gradateur est un dispositif qui permet de contr ler la puissance alternative fournie des charges r sistives fours lectriques syst me d clairage et des charges inductives moteur universel moteurs asynchrones etc Ce convertisseur est r alis partir de triacs pour des charges de faible puissance ou des thyristors pour des charges plus lev es On le retrouve pour des alimentations monophas es et triphas es 6 1 1 Le gradateur monophas En utilisant deux thyristors mont s en parall le inverse nous pouvons contr ler la puissance dans une charge r sistive de z ro sa pleine puissance Figure 6 2 Pour obtenir des angles d amor age gaux il faut appliquer chaque thyristor des signaux de gachette isol s et d phas s de 180 Le
120. t ms Eo t ms FIGURE 3 3 OFPPT DRIF 98 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 8 Branchez le voltm tre aux bornes de la charge et mesurez la tension pour un angle de 90 Eo 9 Coupez l alimentation 3 5 1 2 Contr le de vitesse pour un moteur universel Pour varier la vitesse d un moteur universel il suffit de varier la tension d alimentation 1 Montez le circuit de la Figure 3 4 D clencheur de thyristors Convertisseur A N Moteur universel l l l l l l l l l l l l l i 4 lectrodynamom tr l l l l l l l l l E FIGURE 3 4 2 Ajustez Es 220Vc a 3 Accouplez l lectrodynamom tre sur le moteur et ajustez le contr le de celui ci la position m diane 4 Si le moteur tourne dans la direction anti horaire inversez les enroulements de l armature 5 Placez le potentiom tre du convertisseur A N compl tement gauche pour avoir un angle d amor age de 0 et mesurez la vitesse du moteur N tr min 6 Variez le potentiom tre vers la droite et observez la r action du moteur Que contatez vous OFPPT DRIF 99 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs 3 5 2 Gradateur triphas 3 5 2 1 Contr le de vitesse pour moteur asynchrone
121. tes pannes et les v rifications faire sur la carte de contr le la carte de puissance et sur le moteur pour un branchement avec dynamo tachim trique ou par tension d armature TABLEAU 4 1 PROC DURE DE D PANNAGE D fauts V rifier sur le variateur V rifier le retour de vitesse avec V rifier sur le moteur carte de contr le carte de puissance tension d armature le moteur ne tourne pas le r glage de lale la tension r seau e latension limitation Ia e les fusibles d excitation F1 et la liaison OV RUN et F2 OV INR e usure des balais la r f rence 0 10V aux e quele moteur n est bornes OV et El pas cal Le moteur tourne par Le r glage des gains SPP et le pont de puissance coups SPI la compensation de les balais du moteur chute RI La position du la position du ja tension d excitation cavalier H cavalier H en le retour DT aux HO HU bornes RNA et le retour de RNB tension Instabilit Le r glage des gains L accouplement DT la compensation de SPP et SPI moteur chute RI A position d cavalier Mauvaise r gulation la compensation de la valeur de tension chute RI nominale d induit Le r glage de la vitesse La consigne 0 10V aux le pont de puissance est impossible bornes OVet El Fusion des fusibles les raccordements les raccordements court circuit ou d faut court circuit ou d faut de masse de masse le pont de puissance wWwW Cours 0fppt com Le moteur s
122. tion 2 5 E max E moy aN cos amp 2 5 mT B Le redresseur monophas en pont semi command Dans le cas du redresseur en pont mixte avec deux thyristors et deux diodes Figure2 9 les deux alternances sont contr l es et le circuit n cessite des signaux de gachette d phas s de 180 On utilise un transformateur d impulsion avec deux secondaires pour r aliser l amor age La diode DS est utilis e pour assurer le blocage des thyristors dans le cas d une charge fortement inductive moteur lectrique Cette diode est aussi appel e diode de roue libre ml Vo Th Th3 ILIR Es VAN VO D5 amp 5 D4 D2 t j FIGURE 2 9 REDRESSEUR EN PONT SEMI COMMAND Tension moyenne la charge La valeur de tension la charge est donn e par l quation 2 6 E max E moy 1 cos 2 6 mT C Le redresseur monophas en pont compl tement command On peut r aliser un redresseur en pont en utilisant quatre thyristors Figure 2 10 Ce circuit n cessite l utilisation de deux transformateurs d impulsions avec chacun deux enroulements au secondaire l aide de ce redresseur il est possible de fournir de l nergie au r seau par l interm diaire du transformateur condition que l angle d amor age soit sup rieur 90 et que la charge soit fortement inductive comme dans le cas d un moteur courant continu en p riode de
123. tion ou de r duction des risques s av rent insuffisantes ou impossibles mettre en oeuvre La mise en place de protections collectives est toujours pr f rable Les EPI sont parfois l origine de g ne ou d inconfort lorsqu ils doivent tre port s pendant de longues p riodes poids chaleur pression excessive sur une partie du corps g ne auditive ou visuelle Il est donc important pour faciliter le port et l acceptation de l EPI de prendre en compte les caract ristiques de l utilisateur et celles de son poste de travail 7 5 Instaler des cables et des canalisations 7 5 1 La pose et l encastrement des gaines et canalisations De fa on g n rale les fils doivent tre pos s sous gaine ou conduit Quant aux c bles certains peuvent tre pos s ou encastr s directement il faut se r f rer aux sp cifications du fabricant Les gaines et c bles peuvent tre pass s dans les vides de construction huisserie des portes entre cloisons condition d tre bien isol s et qu aucune asp rit ne puisse les endommager Les mat riels interrupteurs prises ne peuvent tre encastr s que dans des bo tes Les saign es pratiqu es dans les cloisons et murs ne doivent pas compromettre la solidit 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 pl tre de 60 mm une gaine de 16 mm etc 7 5 2 La pose des pris
124. triphas On peut changer la vitesse d un moteur induction en utilisant trois diff rentes m thodes e en variant la fr quence de la source e en variant la r sistance de l induit e en variant la tension d alimentation Le gradateur utilise cette derni re m thode On peut utiliser aussi le gradateur comme dispositif de d marrage tension r duite l Montez le circuit de la Figure 3 5 en branchant la g n ratrice courant continu comme charge pour le moteur cage d cureuil L interrupteur du d clencheur thyristors doit tre en position 3 2 Tournez le potentiom tre du convertisseur pour avoir un angle d amor age de 0 3 Ajustez Es pour avoir 220Vc a r glez le rh ostat de champ Rr du g n rateur pour obtenir une tension de 220Vc c ses bornes 4 Mesurez la vitesse de rotation l aide du tachym tre N tr min 5 Augmentez progressivement langle d amor age et notez la r action du moteur Expliquez 6 Mesurez la vitesse du moteur la puissance active ainsi que le courant de ligne pour chacun des angles d amor age sp cifi s au tableau suivant Calculez le facteur de puissance partir de vos r sultats F P TABLEAU 3 2 VITESSE DU MOTEUR EN FONCTION DE q a Vitesse tr min F P C OFPPT DRIF 100 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs D clencheur de t
125. u appareillages sp cialis s L limination de ces risques s obtient en adoptant un certain nombre de mesures de protections individuelles harnais cran facial de protection ou collectives cran surveillants 9 6 3 CONSIGNATION PARTIELLE ET CONSIGNATION GENERALE Consignation partielle La consignation partielle est l ensemble des mesures prises pour liminer un des risques inh rents la machine ou l quipement Exemples de consignations partielles consignation arr t contre les risques de remise en mouvement OFPPT DRIF 72 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs consignation fluides consignation lectrique contre les risques de contact avec des lignes de contact d un pont roulant par exemple Consignation g n rale Lorsqu un quipement industriel fait l objet de l ensemble des consignations partielles n cessaires pour liminer chacun des risques existants cet quipement est d clar en tat de consignation g n rale Nota certaines circulations de fluides n cessaires la sauvegarde des mat riels ventilation circuit de refroidissement et ne pr sentant aucun risque pour le personnel sont parfois exclues de la consignation g n rale 9 6 4 INTERVENTIONS ET TRAVAUX SUR MACHINES ET EQUIPEMENTS INDUSTRIELS Interventions Elles comportent g n ralement les phases suiva
126. ue e interpr tation des formes d ondes des courants et des tensions la sortie des convertisseurs e branchement op rationnel et s curitaire d un moteur lectrique un syst me de commande lectronique e mesure correcte des signaux des convertisseurs e IIL 2 Dur e du TP La dur e du travail pratique est de 6 heures III 3 Mat riel quipement et mati re d uvre par quipe a Equipement e module d alimentation EMS 8821 16 e module d amp rem tre et voltm tre c c EMS 8412 06 e module de r sistance variable EMS 8311 06 e alimentation pour mini module EMS 8843 e sonde d intensit EMS 9052 e sonde de tension EMS 9053 e moteur universel e moteur cage d cureuil e lectrodynamom tre EMS 8911 e convertisseur analogique num rique EMS 9031 e d clencheur de thyristors EMS 9030 b Mati re d uvre e thyristors de puissance EMS 8844 e fils de raccordement IIL 4 Description du TP Comparativement au redresseur contr l qui alimente des charges courant continu le gradateur cont le des charges courant alternatif On le retrouve dans le contr le des charges r sistives tels les fours lectriques les syst mes d clairage etc On l utilise aussi dans le contr le des moteurs universels et des moteurs asynchrones triphas s Les d marreurs lectroniques tension r duite pour moteurs asynchrones utilisent le principe de fonctionnement du gradateur
127. ue selon les plans tabli L emplacement de l armoire l endroit choisi Le raccordement de l quipement de commande lectronique au moteur contr l et de l armoire au secteur 7 4 Mesures de s curit lors de l installation Durant toute intervention installation utilisation maintenance au niveau d un quipement lectrom canique on doit respecter strictement les r gles de protection et de s curit du travail sp cifiques pour le poste concern 7 4 1 Pr vention la meilleure strategie contre les accidents de travail La pr vention technique est bas e sur le constat que l atteinte l int grit la sant de l homme est li e sa rencontre ou 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 ph nom ne dangereux ou d une substance dangereuse La pr vention des atteintes dommageables accidents maladies passe prioritairement par la mise en oeuvre de mesures techniques et organisationnelles visant liminer ou r duire les risques par la mise en place par exemple de protections collectives a o Abu sei Les 208 PROTECTION COALGOTINE PROTECTION DIDVIDU LE 7 4 2 Protection collective vise l ensamble de mesures moyens et amenagements d ploy s g n ralement 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 particip
128. uissance nominal du moteur b Le courant nominal du moteur c La vitesse nominale du moteur 3 Donnez la fonction de chacune des bornes de raccordements du variateur Carte de puissance a L 1 L2 b U V W c SA SC SB d PA PB Carte de contr le a ATV b AIC c FW d RV e 24V f 10V 5 5 3 Mise en service du variateur 5 5 3 1 Programmation du variateur en mode local Le mode local permet de programmer le variateur sans tre branch celui ci On peut le sauvegarder dans un fichier cfg et le rappeler par la suite R alisez les tapes suivantes 1 Pour acc der au logiciel tapez la commande ATV16 A partir de la page titre appuyez 2x ENTER pour acc der au menu de base 2 S lectionnez Fichier ou la touche Alt F choisissez un nouveau fichier et tapez Enter 3 partir du menu ATV6 OPTION configurez les options suivantes et validez celles ci e Mod le ATV 16 U09 M2 e Option Absente e Communication Absente e Cavaliers 50 Hz 4 20ma 4 Utilisez r guli rement le menu d aide F1 pour une explication des diff rentes options des diff rents menus 5 A partir du menu de configuration s lectionnez Loi U F moteur ou F3 et r glez les param tres suivants e Tension nominale moteur UnS 220V e Fr quence nominale moteur FrS 50 hz e Fr quence maximale tFr 50hz e Type de loi U F Ut N

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