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royaume du maroc specialite : electromecanique de systemes

1. 60Hz 50Hz wi Ja br a css nes 2e i AE PEL pEC carte option ventuelle i J3 1 Ga HSP JC MORT Jo SPP J2 smile Do a E ja RI e i f 1 Nam 0 EXT osP SA B L MN AT I EU K1 K2 30v E 60V ISI 120V 8 m 240V Z u gt O Ol E IA ggg OSP AK2 QAN J6 LE iU DAC AC UMS A lei ae 4 789 4 A m ra ue FIGURE 4 20 CARTE DE CONTR LE 4 7 6 Choix d un variateur pour un convoyeur transportant des agr gats AO FIGURE 4 21 CONVOYEUR AGR GATS OFPPT DRIF 36 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Caract ristiques e d bit maximal du tapis Q 50t h e charge au m tre lin aire ml 120Kg 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 m 120kg m 416m h 0 116m s e Vitesse de rotation des tambours N 554 min e Puissance utile du tapis P 2 Cx 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 o 1000 R
2. Alimentation Courant Moteur ER RECTIVAR 1 monophas e X c t continu Puissance maximale Tension Excitation moteur m 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 EN Cd Cn 21 2 Id In 1 5 nance VANGE v Pit U eff l eit lm Ip in P Pn Pois UA YYY lex ri A ___ A A kw kW kW v V v A 220V 1 50 60 Hz 8 6 9 5 0 6 0 5 1 15 150 190 100 2 RTV 44U60M 3 600 16 12 18 10 1 25 ZH 2 3 150 i90 X 100 2 RTV 44D12Q 3 600 a2 7 4 36 20 2 55 2 4 6 150 190 100 2 RTV 44D24Q 6 000 58 44 66 36 4 6 3 7 84 150 190 100 2 RTV 44D44Q 6 000 240V E ZA 50 60 Hz 8 6 9 5 0 65 0 55 1 2 160 205 110 2 IT RTV 44u60M 3 600 16 12 18 10 1 35 1 3 2 45 160 205 110 2 RTV 44D12Q 3 600 32 24 36 20 2 7 2 2 49 160 205 110 2 RTV 44D24Q 6 000 58 44 66 36 49 4 9 160 205 110 2 RTV 44D44Q _ 3 600 380V wi a EIN 50 60 Hz 16 12 18 10 2 2 18 4 260 330 170 2 RTV 44D12Q 3 600 32 24 36 20 44 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 Dx 50 60 Hz 16 _ 12 18 10 2 4 1 9 483 280 360 185 2 RTV 44D12Q 3 600 32 24 36 20 4 8 3 8 8 6 280 360 185 2 RTV 44D24Q 6 000 58 44 66 36 8 6 6 9 15 7 280 360 185 2 RTV 44D44Q 6 000 FIGURE
3. OFPPT DRIF 20 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Puissance active 11 7 Montage R cepteur L2 d4redresseur L3 e FIGURE 2 12 MONTAGE REDRESSEUR Puissance active A L1 g L2 Montage G n rateur e redresseur onduleur L3 e 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 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 d
4. IAS ar 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 RANPE 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 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 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 PI La partie proportionnelle permet une correction rapide de l erreur tandis que la partie int grale corrige tant qu il y aune erreur Cette correction agit sur le circuit d amor age R2 C mparateur R1 T 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 Circui
5. 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 Redresseur 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 596 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
6. 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 2 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 interventions 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 SI
7. 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 quation 2 5 E max E moy Som 4 cosa 2 5 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
8. 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 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 sul
9. N rAMBOUR 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 04V 60M OFPPT DRIF 37 ANOILdONAS VIWd4HOS E 1 lt VI Poor 07 a 11741 480 lt J 291 4 iu el 38 Module27 Commande lectronique de moteurs t 5 de Th orie sum R Guide de travaux pratiques ion t ion r para Installat 4 7 7 Sch ma synoptique 23 zu C PH bdd usi Isl 25 daso 7 dSO OX gt NAS E SU D WD NnH pm O EE VIV ZW 19 119 82 vol any D gt 1 Abet ASI ASI i 1 li Ui ME ld SIN Sid N HHNI 151 103103 ne J lt uj rz 93090v UNI OLN A0 1 Old 1V 22 SCH MA SYNOPTIQUE FIGURE 4 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 inst
10. 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 220x 42 E moy 1 y cosa E moy 220 402 081209 49 36V A A 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 P 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 e 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
11. i Th Th 1 TEE ro t 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 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 V D1 Tn3 D3 X Th5 D5 N charge iphases 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 e T1 d D1 T3 D3 T5 D5 charge triphas e Rb E D4 K D6 E D2 FIGURE 5 11 ONDULEUR AUTOMOME TRIPHAS AVEC TRANSISTORS 5 4 Application des onduleurs autonomes
12. 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 protection 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 ne pas faire confusion entre e 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 branchem
13. 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 grale 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 es 45 J1 Or ecoseso2 ll ess RAMP 0 5 205 0 15
14. 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 L TP1 Redresseur diodes 78 1 TP2 Redresseur thyristors 86 III 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
15. 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 amplitude et de la fr quence d sir es et ajuste la largeur et le nombre d impulsions en cons quence de facon 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 entrainement pour commander les moteurs d induction dont la puissance est comprise entre 500w et 500K w 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 FIGURE 5 20 SYMBOLE D UN TRANSISTOR IGBT FIGURE 5 21 MODULE IPM Remarque ll est important de souligner qu un onduleur autonome peut fournir une puissanc
16. 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 module 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 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 passa
17. le courant moyen des diodes d la fr quence du signal la charge Solutions 343 a Vo moy eI max 0 827 E max Z Vo 0 8277 x 220vx 2 256 5354 V Vomoy 256 53V E 25 65 P Rc 100 16 1 25 65 Ip 8 544 D 3 d f 3 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 T E D1 08 ps N Erc N L2 e ALLA 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 e et la diode conduit et les diodes D2 et D3 sont l tat bloqu De m me la diode D6 conduit et les diodes D5 et D6 sont bloqu es Le m me raisonnement s applique lorsque la tension e 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 que
18. 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 com ids Z S entr e y ICircutde 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 T ond E moy t impulsion d amorcage K 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 J E moy E entr e 3 1 Th p riode de hachage tcond p riode conduction du thyristor L amorgage des thyristors aliment s en courant continu ne pr sente pas de difficult particuli re Par contre leur d samorgage 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 condu
19. 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 R seau _ Moteur _ Alivr 6 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 u 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 monophas mE I 2 2 7 0 75 1 4 5 4 1 8 ATV 16U18M2 3 1850 208 240 14 10 15 2 7 1 10 2 9 ATV 16U29M2 3 3 300 50 60 Hz em monophas __ _ ou triphas E 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 und m triphas _ _ _ 6 15 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 pote
20. 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 fr quence variable sont surtout utilis s dans e La commande de vitesse des moteurs alternatifs g n ralement asynchrones e l 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 l onduleur autonome source de tension e l 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 Red
21. 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 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 al
22. 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 1 7 vo Th1 Th3 j ILIR Es A VO D5 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 cosa 2 6 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 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
23. 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 P 2 exc Er E TC gt 1 CN i ME nan ns ns D Gu __ A gt el x gt RAI 2 i SN Ru NAE L INV 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
24. 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 sont 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
25. ROYAUME DU MAROC k 7 ng P Aa eiie Ds smt I SO Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail DIRECTION RECHERCHE ET INGENIERIE DE FORMATION 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 PORTAIL DE LA FORMATION PROFESSIONNELLE AU MAROC T l charger tous les modules de toutes les fili res de l OFPPT sur le site d di la formation professionnelle au Maroc WWW marocetude com Pour cela visiter notre site www marocetude com et choisissez la rubrique MODULES ISTA HOME LIVRES MODULESISTA ANNUAIRE ECOLES DOCTORAT LETTRE DE MOTIVATION NOUS CONTACTER CONNECTER a Y F 21 Por af i Connaissance M tier T Annonces Google Emploi Maroc Telecharger Un Jeu Maroc Annonces D Annonces Google Notre Biblioth que Livres T l charger Gratuitement Jeu De Jeux Annonces Emploi Maroc Jeux Sur Internet Jeux Telecharger Gratuit w Ecole Ing nieur Jeux PC En Ligne M ac Kee pe r D panner et configurer Mac wasa votre r seau domicile Connexion Q Outil de Diagnostic WI FI Ethernet identifi Console de jeu sniper Complete your Purchase Now Imprimante and save 20 Guaranted Messagerie with this Coupon Code Mot de passe Se s
26. TUE 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 VISE DONC A RENDRE LES STAGIAIRES APTES INSTALLER ET A REPARER LES SYSTEMES DE COMMANDE ELECTRONIQUE DE MOTEURS DUREE DU MODULE 60H THEORIE 56 33H 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 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 entrainement optimale de machines pour chaque tape d un pro
27. adateur 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 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 sin2a E ef 1 6 1 J2 2 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 sin2 E eff 1 ND m 2 90 sin2x90 or 220V x 0 5 110 V 180 360 E 110 12107 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
28. allation 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 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 rentes 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 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 La position du la position du 1a tension d excitation cavalier H cavalier H en le ret
29. c d industriel soit pour asservir la vitesse d un ou de plusieurs moteurs entrainant des quipements lectrom caniques Dans le cas des entrainements 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 e FIGURE 1 1 REDRESSEUR THYRISTORS Filtre CY Y Ys Alimentation c a Hacheur Redresseur 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 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 performa
30. 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 entr 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 sinusoide 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 de
31. ction 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 est l tat bloqu Lorsque le condensateur est charg le thyristor Th2 se bloque Quand Thl 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 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
32. ctroniques 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 de sortie est rectangulaire et sa valeur efficace est gale E 0 t I Composante 78 charge N 3 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 Thl 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 T bloqu o t Amorc Th Th Bloqu t l 1
33. de moteurs INSTALLATION REPARATION COMMANDE ELECTRONIQUE DE MOTEURS MODULE 27 Dur e 60 H 56 th orique 38 pratique 6 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 A partir de directives du sch ma du syst me de commande lectronique d un probl me de fonctionnement provoqu e l aide des manuels techniques des outils et des instruments d un syst me de commande lectronique de moteur del 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 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 Installat
34. e 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 Fl et F2 V rifiez l ohmm tre les 4 diodes du pont Remplacez la carte puissance concern e en cas de d faut 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
35. e 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 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 vltesse 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 Additiis 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
36. e moteurs Th1 Th3 Ari A mA L2 e AAJ 2226 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 eJ max cos 2 9 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 fournissent 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
37. ent 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 dont on veut unifier l emploi ou assurer l interchangeabilit La Norme Francaise 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 Frangaise 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 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 lesquell
38. ent 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 entrain 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 amorgage 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 ratrice 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 0 196 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 PTT de Rampe Comparateur R gulateur Circuit Circuit de Moteur vitesse d erreur de vitesse d amorcage puissance
39. es 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 guides 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 Frangaise 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 nO 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 part
40. esseur 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 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 proportionnelle au flux inducteur et directement proportionnelle la force contre lectromotrice du moteur Cette relation nous est donn e par L Equation 4 1 F C E M EQUATION 4 1 N Le couple du moteur est proportionnel au flux inducteur et au courant de l inducteur Equation 4 2 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 Mod
41. g 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 prolong e du moteur 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 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
42. iateur 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 de Impulsion e d amorcage commande Redresseur ATE 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 peuv
43. iculier 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 baladeuses 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
44. ion 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 A 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 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 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
45. ique 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 est recommand e Dans ce cas un syst me d entrainement 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 sinusoide 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 Vues uut edet Onduleur autonome fixe L L1 L2 L3 fot rena dia MW M Qu W G te Fr quence appropri e Unit de commande et d allumage CPU Consigne de vitesse Seuils limites
46. n 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 variable 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 sinusoides successives qui provien
47. nce 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 s 4 54 moy 1 65 Ephase 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 moy 1 65 Emax 165x220v x 42 511 83V VOMOY _ 511 83 1 51 18 b SS RE 100 I 5118 Ip7 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
48. nces 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 decycloconvertisseurs Figure 1 6 Alimentation Gradateur triphas e thyristors FIGURE 1 4 GRADATEUR Alimentation c a Onduleur monophas e ou 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 alternative monophas e ou triphas e Tension continu fixe ou variable FIGURE 2 1 CONVERTISSEUR ALTERNATIF CONTINU 2 1 Leredresseur 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 t
49. nent 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 Tension d entr e fi Tension de sortie Impulsions d amorcage Tension de sortie apr s filtrage f lt fj 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 entrainement 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
50. ntiom 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 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 Figure 5 25 n Applications courantes couple constant machines moyennement charg es p Applications couple variable pompes ventilateurs 1 Machines fortement charg es
51. ont 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 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 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 var
52. or age puissance e gt p 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 entrainant 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 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 Area ER G n ratrice A qr B tachim trique 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
53. our 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 diu 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 0Vet 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 Le moteur s emballe 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 teint
54. ouvenir de moi Connexion Apply Discount Automatically Mot de passe oubli x 1 identifiant oubli On ne jouit bien que de ce qu on partage Madame de Gentis R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques Installation r paration Commande lectronique de moteurs Document labor par Nom et pr nom EFP DR FAURESCU FLORIN ISTA TAZA CN 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 triphas 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 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
55. resseur Onduleur autonome contr l I L VSS S o kam 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 maintenir 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 facon 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 From 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 4120 FIGURE 5 15 FORME D ONDE DE SORTIE D UN ONDULEUR TENSION VARIABLE L action de l onduleur peu
56. 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 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 phase max 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 charge est donn e par l quation 2 3 343 Vo moy eJ max 0 827 E max E tension de phase 2 3 Z 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 Rc 10O En n gligeant la chute de tension des diodes calculez a la tension moyenne la charge b le courant moyen de charge c
57. sur le r seau pendant la p riode de freinage du moteur Th1 Circuit E E entr e d extinction charge FIGURE 3 5 HACHEUR SURVOLTEUR Th J E E entr e 2 d PM e 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 3096 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 MR SEE 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 alimentent 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 redr
58. t 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 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 Thl 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 entrainement 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 230K w 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 harmon
59. t 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 NN Gachette des thyristors R gulateur Synchro Rampe R gulateur G n rateur d impulsion FIGURE 4 13 CIRCUIT D AMORCAGE OFPPT DRIF 32 R sum de Th orie et Module27 Guide de travaux pratiques 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 RI est n cessaire cause de la r sistance interne du moteur La pr cision obtenue pour la vitesse est de 1 296 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 Comparateur R gulateur l Circuit Circuit de Moteur vitesse d erreur de vitesse d am
60. te 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 pression 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 29 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 gr
61. ternatif 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 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
62. thyristors doivent tre simultan ment l tat passant soit Th1 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 4 A lt b X le Charge A 2 Co f Charge N A 2 2 N Charge C 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 O
63. ule27 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 couple constant N O puissance constante 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 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 p
64. ux thyristors un transformateur point milieu un condensateur de commutation C et une inductance s rie L Les deux thyristors Thl et Th2 sont l tat passant tour de r le ce qui produit des impulsions de courant de sens inverse I1 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 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 I2 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 lt Thi V Th2 V 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 le
65. ypes de redresseurs monophas s soit A leredresseur 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 2 1 2 Le redresseur fixe triphas Le redresseur monophas est limit des puissances pouvant atteindre 10K w Pour alimenter des puissamces sup rieures cette valeur on utilise des redresseurs triphas s comme A Leredresseur 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

royaume du maroc specialite : electromecanique de systemes

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