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Étude d’une perceuse sur colonne S2 Utilisation de l’énergie électrique S2-3 Force motrice : le moteur asynchrone triphasé
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BAC PRO ELEEC P. L. L.P. "Les Canuts", Vaulx-En-Velin
A la fin du cours, vous devrez être capable de :
Reconnaître un moteur asynchrone triphasé à partir de sa constitution
Déchiffrer sa plaque signalétique
Effectuer le couplage dans la boite à bornes
Choisir le couplage d'un moteur en fonction de la tension du réseau
Réaliser le branchement du moteur pour obtenir le bon sens de rotation
1 CAHIER DES CHARGES
Une perceuse à colonne (perceuse d'atelier) permet de réaliser des trous cylindriques dans
différentes pièces. Pour cela, un foret placé dans un mandrin est entraîné en rotation par un
moteur asynchrone triphasé. La vitesse de rotation du foret est réglable par l'intermédiaire
d'un réducteur poulie - courroie. La commande de la perceuse se fait par un pupitre placé en
face avant.
Caractéristiques électriques :
Alimentation : 3 x 400 V – 50 Hz
Circuit de commande en TBT 24 V – 50 Hz
Moteur 230 / 400 V – 1,5 kW – 2780 tr.min-1
– démarrage direct – un sens de rotation
1. Repérer sur la vue de la perceuse ci-dessus les différentes parties décrites dans le cahier
des charges.
2. Comme dans 80% des cas, l'élément de la perceuse retenu pour convertir l’énergie
électrique en énergie mécanique est un actionneur désigner sous le nom de :
3. Avantages de cet appareil :
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2 ÉTUDE DU MOTEUR D’ENTRAINEMENT DU FORET
2.1 Présentation du moteur asynchrone triphasé
Le terme asynchrone signifie que la rotation de l’arbre d’entraînement du moteur ne tourne
pas à la même fréquence que le champ magnétique produit par les enroulements (ou
bobines) du stator. On dit qu’il se produit un certain glissement.
2.2 Caractéristiques de fréquence des moteurs
asynchrones triphasés.
fréquence de
synchronisme
_ _ _ _ _ _ _ _ _
_
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _
fréquence de
synchronisme
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2.3 Fonctionnement du moteur asynchrone triphasé
Les caractéristiques de l’intensité et du couple en fonction de la fréquence de rotation nous
montrent que :
sans charge, le couple à fournir par le moteur se limite à ses pertes et la fréquence de
rotation est pratiquement la fréquence du champ tournant appelée fréquence de
synchronisme.
en charge, le couple résistant ralenti légèrement le moteur. Dans le même temps
le couple fournit par le moteur appelle une plus grande intensité.
2.4 Constitution :
Rôle du stator :
Le stator est la partie fixe de la machine, il supporte un ensemble de bobines qui alimentées
en triphasé créent un champ tournant.
Moteur à 1
paire de pôles
par phase
Moteur à 2
paires de pôles
par phase
………………
………………
………………
………………
………………
…………….
…………………………
…………………………
…………………………
…………….
……………………
……………………
……………………
……………………
……….
………………………………
………………………………
…………………………….
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Alimentées successivement par le réseau triphasé, ces bobines créent un champ tournant dont
la fréquence de rotation ns (fréquence de synchronisme en tr.s-1
) dépend de :
f : fréquence du réseau d'alimentation en Hz
p : nombre de paires de pôles
Exemple :
Un moteur est constitué de 2 paires de pôles par phase.
Alimenté par un réseau triphasé 50 Hz, la fréquence de synchronisme est
Application :
Fréquence du réseau
d'alimentation
Nombre de paires de
pôles
Fréquence de
synchronisme en
tr.min-1
Ordre de grandeur
de la fréquence
réelle de rotation de
l'arbre en charge en
tr.min-1
50 Hz 1 2790
50 Hz 2 1395
50 Hz 3 930
50 Hz 4 698
Remarque :
Les valeurs précédentes nous montrent que, pour une utilisation du moteur dans des
conditions nominales, la fréquence de rotation de l'arbre est toujours légèrement
inférieure à la fréquence de synchronisme. La différence entre ces deux fréquences
correspond au glissement.
Application numérique :
Dans le tableau précédent, le glissement au point nominal du moteur possédant une paire de
pôle est :
50
ns = ------ = 25 tr.s-1
= 25 x 60 = 1500 tr.min-1
2
……………………………
……………………………
……………………………
…….
……………
……………
……………
……………
……………
……………
……………
.
……………………………………
…………………
…………………
…………………
.
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2.5 Couplage des enroulements et puissance absorbée par
le moteur
Le couplage des enroulements consiste à brancher le moteur asynchrone triphasé de manière à
ce que la tension d'alimentation soit adaptée à celle que doivent recevoir les enroulements. Le
couplage se fait dans la boite à bornes qui permet d'effectuer le raccordement et le couplage
du moteur de façon standard.
Sur le moteur, les bornes sont toujours disposées de la manière suivante :
Tout récepteur triphasé peut être considéré comme trois récepteurs monophasés identiques.
Chacun de ces récepteurs monophasés peut se brancher
soit entre chacune des phases et le neutre (celui-ci n'est en réalité pas raccordé car
les courants provenant des trois bobines s'annulent), on obtient alors le couplage "étoile"
(symbole : )
Dans ce cas chaque enroulement est soumis à la tension entre phase et neutre désignée "V" et
absorbe une intensité qui est celle de la ligne désignée "I".
La puissance absorbée par les 3 enroulements s'écrit donc :
Comme
Finalement
Plaque à bornes du moteur
U1 V1 W1
W2 U2 V2
U1 V1 W1
W2 U2 V2
Position des barrettes de
couplage et raccordement de
la plaque à bornes du moteur
L1 L2 L3
N
Réseau
triphasé
L1
L2
L3
I
V
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Chacun de ces récepteurs monophasés peut se brancher aussi entre deux phases de
manière répartie, on obtient alors le couplage "triangle" (symbole : )
Dans ce cas chaque enroulement est soumis à la tension entre phases désignée "U" et absorbe
une intensité désignée "J" qui compose l'intensité en ligne "I".
La puissance absorbée par les 3 enroulements s'écrit donc :
Comme
Finalement
Conclusion : en triphasé pour un récepteur équilibré tel qu'un moteur asynchrone, l'expression
de la puissance quelque soit le couplage est toujours :
2.6 Choix du couplage
Le couplage du moteur est lié à la tension de fonctionnement de ses enroulements et à la
tension du réseau. Pour un moteur donné, la tension du réseau d'alimentation triphasée peut
être de deux valeurs dans un rapport de 3 suivant le couplage.
Exemple :
La plaque signalétique du moteur de la perceuse d'atelier étudié précédemment est la
suivante :
MOT 3~ LS 80 LT ; 1,5 kW
2780 min-1
; IP55 ; 40°C
230/400 V ; 50 Hz
5,6/3,2 A ; Cos = 0,86
P de pôles : 1
U1 V1 W1
W2 U2 V2
Position des barrettes de
couplage et raccordement de
la plaque à bornes du moteur
L1 L2 L3
Réseau
triphasé
L1
L2
L3
I
U
J
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Ce moteur peut donc être alimenté
soit à partir d'un réseau triphasé 230 V (entre phases) si on le couple en
triangle
soit à partir d'un réseau triphasé 400 V (entre phases) si on le couple en
étoile
Pour connaître le couplage à réaliser on peut retenir la règle suivante :
Couplage des principaux moteurs sur les différents réseaux :
Moteur
Réseau 130/230 V 230/400 V 400/690 V
3 x 130 V
3 x 230 V
3 x 400 V
3 x 690 V
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2.7 Déchiffrage de la plaque signalétique du moteur
MOT 3~ LS 80 LT ; 1,5 kW
2780 min-1
; IP55 ; 40°C
230/400 V ; 50 Hz
5,6/3,2 A ; Cos = 0,86
P de pôles : 1
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2.8 Inversion du sens de rotation
Pour inverser le sens de rotation d'un moteur asynchrone triphasé, il faut inverser le sens du
champ tournant créé par les bobines du stator.
Au niveau du raccordement, quel que soit le couplage, il suffit de croiser deux fils
d'alimentation.
Sur les schémas suivants indiquer le sens de rotation correspondant :
U1 V1 W1
W2 U2 V2
L1 L2 L3
U1 V1 W1
W2 U2 V2
L1 L2 L3
M
3~
U1 V1
W1
L1 L2 L3
M
3~
U1 V1
W1
L3 L2 L1
M
3~
U1 V1
W1
L1 L3 L2
M
3~
U1 V1
W1
L3 L1 L2
M
3~
U1 V1
W1
L2 L3 L1
Sens Avant
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Réalisation du câblage
d'une perceuse à colonne
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3 ÉTUDE DU DOSSIER ÉLECTRIQUE DE LA MACHINE
A la fin du cours, vous devrez être capable de :
Décoder un schéma fonctionnel d'alimentation d'un moteur asynchrone
Identifier l'appareillage d'un circuit de puissance mise en œuvre dans un équipement de type industriel
faisant appel à un démarreur direct.
Indiquer les caractéristiques permettant de faire le choix et le réglage des constituants du montage :
sectionneur, fusibles, relais thermique.
3.1 Constitution du dossier
Le dossier électrique de la perceuse regroupe :
Un schéma fonctionnel
Les schémas développés de la partie puissance et de la partie commande
L'implantation du matériel
Le pupitre de commande
La nomenclature
Le manuel opérateur
3.2 Schéma fonctionnel
Il s'agit d'un schéma général qui décrit le fonctionnement de l'installation.
M
3~
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3.3 Schémas de principe :
Puissance Commande
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
3.4 Identification des appareils du circuit de puissance
M1
3
230/400 V
5 3 1
2 4
V1 U1 W1
6
L3 L2 L1
1 3 5 Q1
1-04 6 2 4
F1
O F 1-06 1-09
1 3 5
6 2 4
N V
V
Ph F3
F3
14 13
Q1
1-01
S2
KM1
95
96
3
F1
1-01
E
4
A1
A2
1
2
Moteur en
fonctionnement
KM1
1-06
Défaut moteur Sous tension
23* 97
24* 98
X1 X1 X1 H3 H2
H1
X2 X2 X2
13
14
S1
X1-1
X1-2
X1-3 X1-5 X1-6 X1-7
X1-4
F2
X2
X3
XP
T1
M
3~
Q1
KM1
F1
1 3 5
2 4 6
1 3 5
2 4 6
1 3 5
2 4 6
V1
U1 W1
L2 L1 L3
O F 1-01(3P) 1-07
1-10
KM1
1-06
KM1
1-06
XP
F1
1-01
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3.5 Rôle de l'appareillage identifié sur la partie puissance
Le sectionneur :
Rôle
Le sectionneur assure la séparation et l'isolement de tout ou partie d'une installation d'une
source d'énergie. Cette séparation, effectuée de façon pleinement apparente est vérifiée par
l'ouverture des contacts avec une distance d'ouverture largement dimensionnée.
Symbolisation normalisée
Forme assemblée
Contact(s) de pré-coupure
Lorsque l'on manœuvre un sectionneur, le ou les contacts de pré-coupure (13-14, 23-24) s'ouvrent
d'abord, puis les contacts principaux en fin de manœuvre.
Insérés dans le circuit de commande, les contacts de pré-coupure interrompent, en s'ouvrant,
l'alimentation de la bobine du contacteur. Les contacts de puissance du contacteur s'ouvrent et
coupent l'alimentation du récepteur. En fin de manœuvre, les contacts de puissance du sectionneur
s'ouvrent sans passage de courant. Il n'y a plus de risque de création d'arc électrique au niveau des
contacts.
Recommandations
Il ne faut jamais ouvrir un sectionneur lorsque les contacts de
puissance sont traversés par le courant absorbé par le récepteur.
Il est conseillé d'insérer le contact de précoupure en série avec le circuit auquel il est associé.
Si le sectionneur n'est pas associé à un contacteur, il est obligatoire de s'assurer qu'il sera manœuvré
sans présence de courant.
En utilisation industrielle, le sectionneur peut être équipé d'un système de verrouillage par cadenas
sur la poignée de commande (contacts ouverts) qui doit être utilisé lors d'une intervention.
Si le sectionneur n'est pas pourvu de ce dispositif, il faut ôter les fusibles et laisser le sectionneur en
position ouverte en plaçant un panonceau avec l'inscription "Ne pas manœuvrer" en indiquant la
date et le nom de la personne qui fait l'opération.
13 23 3 5 1
14 2 4 6 24
Q1
……………………………….…...
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………
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SECTIONNEUR PORTE-FUSIBLES
A une taille et un calibre de cartouches - fusibles données correspond un sectionneur.
Il doit être dimensionné en conséquence aussi bien électriquement que mécaniquement pour les
recevoir.
Protection contre la marche en monophasé
Pour fonctionner correctement, un récepteur triphasé doit toujours recevoir les trois phases du
réseau. Si pour une raison quelconque, il vient à manquer une phase, on doit interrompre
l'alimentation de la puissance pour protéger le récepteur.
On utilise pour cela un sectionneur muni d'un dispositif contre la marche en monophasé
(D.P.M.M.). Dans ce sectionneur sont insérés des fusibles à percuteur. Chacun des percuteurs, par
l'intermédiaire d'un levier commun actionnera mécaniquement un contact inverseur, qui, inséré dans
le circuit de commande mettra hors tension la bobine du contacteur coupant ainsi l'alimentation en
puissance du récepteur.
13
13
23
96 98 23
95
3
3
5
5
1
1
2
2
6
6
4
4
14
14
24
24
Q1
Q1
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Les fusibles :
Rôle
Ils assurent une protection en cas de courts-circuits.
En effet, lorsque deux conducteurs de potentiel différent se touchent par accident cela provoque une
très forte surintensité qui peut faire fondre les isolants et engendrer un incendie.
L'effet joule peut être exploité de différente manière pour se prémunir contre les surintensités.
Elle est directement mise en œuvre dans les fusibles.
Les fusibles comme le disjoncteur magnétique ont pour rôle d'interrompre
rapidement le courant dans le circuit en cas de court-circuit.
Le choix d'un fusible porte les critères suivants :
Intensité nominale
Tension de coupure
Pouvoir de coupure
Temps de coupure
En industriel, les fusibles peuvent se classer en trois familles en fonction de la rapidité du temps de
fusion :
Les fusibles à fusion lente type aM : accompagnement moteur qui
acceptent la pointe d'intensité au moment du démarrage.
Les fusibles à usage général type gG
Les fusibles à fusion rapide ou protistor pour protéger les composants
électroniques.
En outre, la forme et la taille doivent être compatibles avec le support : coupe-circuit, sectionneur...
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
……………
……...
…………………...
………………….……
………. ………………….………..
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Le contacteur
C’est un appareil mécanique de connexion à commande électrique capable
Constitution générale :
Repère Désignation Fonction
1
2
3
4
5
6
Fonctionnement :
Lorsque la bobine est alimentée, elle crée un flux magnétique qui est canalisé par le circuit
magnétique fixe, il attire le circuit magnétique mobile qui en se déplaçant entraîne les contacts.
Lorsque la bobine n’est plus alimentée le ressort de rappel repousse le circuit magnétique mobile et
donc les contacts.
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Symbole et repérage technologique d'un contacteur :
représente le n° du contact auxiliaire
Arc électrique :
Pour couper un courant électrique il faut séparer deux pièces sous tension. Cette séparation entraîne
bien la coupure du courant électrique mais on observe ……………………………….. Cet arc est
produit par l’ionisation de l’air qui devient conducteur entre les deux pièces.
L’arc électrique est très dangereux car il émet une grande quantité de lumière (risque pour les yeux)
et sa température peut être de 5000 °C (risque de brûlure directe ou projection de métal en fusion).
Il y a fusion des contacts.
Choix d’un contacteur :
Caractéristique des pôles principaux
Nombre et nature des pôles : de 1 à 4 pôles à fermeture (NC) ou à ouverture (NO) (rupteur)
3 pôles = ………………………4 pôles = ..………………………....
Tension assignée d’emploi Ue : ……………………………………………………..………..
……………………………………………………………………………................................
Courant assigné d’emploi Ie : ………………………………………………………………
……………………………………………………………………………................................
Courant thermique conventionnel Ith : ……………………………………………………..
……………………………………………………………………………................................ Pouvoir de coupure : ……………………………………………………..............................
…………………………………………………………………………………………………
Catégorie d'emploi : fonction de l'utilisation du contacteur très souvent AC3
Endurance mécanique : Nombre de manœuvres à vide que les contacteurs peuvent
effectuer sans défaillance mécanique.
Nombre de contacts auxiliaires (NO et NC)
Circuit de commande :
Tension, fréquence :
…………………………………………………………………………………………………
Puissance d'appel :
…………………………………………………………………………………………………
Puissance de maintien :
…………………………………………………………………………………………………
Km
1 3 5
2 4 6
A1
A2
1 3
2 4
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3.6 Analyse du fonctionnement :
Le pupitre de commande permet à l'opérateur de :
Arrêter normalement le fonctionnement par un bouton poussoir "arrêt" (S1)
Mettre en rotation le foret par un bouton poussoir "marche" (S2)
Être informé de la mise en énergie électrique par un voyant "sous tension" (H1)
Être informé du déclenchement du relais thermique par un voyant "Défaut moteur" (H2)
Être informé de la mise en rotation du foret par un voyant "moteur en fonctionnement" (H3)
D'après le document ressource ci-joint rechercher les couleurs des boutons poussoirs et des
voyants lumineux de signalisation en fonction de leur signification.
Repère Fonction Couleur
S1 Arrêt
S2 Marche
H1 Sous Tension
H2 Défaut moteur
H3 Moteur en fonctionnement
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4 DOCUMENT RESSOURCE
4.1 Tableau des couleurs des boutons poussoirs
(Extrait de la norme européenne EN 60204)
Couleur Signification Utilisations typiques
Rouge1 Action en cas d'urgence - Arrêt d'urgence
- Lutte contre l'incendie
Arrêt ou Mise hors service
ou
Mise hors tension
- Arrêt Général
- Arrêt d'un ou plusieurs moteurs
- Arrêt d'un élément de la machine
- Arrêt du cycle (si l'opérateur presse le
bouton pendant qu'un cycle est en cours,
la machine s'arrête dès que ce cycle est
terminé)
- Commande d'ouverture d'un interrupteur
- Réarmement combiné avec arrêt
Jaune Intervention - Intervention pour supprimer des
conditions anormales ou pour éviter des
changements non désirés
- Retour des éléments de la machine à leur
point de départ du cycle
- Annulation de fonctions commandées
antérieurement
Vert
ou
Noir2
Marche ou Mise en service
ou
Mise Sous Tension
- Démarrage général
- Démarrage d'un ou plusieurs moteurs
- Mise en marche d'un élément de machine
- Démarrage d’un ou de plusieurs moteurs
pour des fonctions auxiliaires
- Commande de fermeture d’un
interrupteur
- Mise sous tension des circuits de
commande
Bleu Toute signification spécifique
non couverte par les couleurs ci-
dessus.
- Une signification non couverte par le
rouge, le jaune et le vert ou le noir peut-
être affectée à cette couleur dans des cas
particuliers.
1
Il est recommandé de ne pas utiliser d’autres couleurs, par exemple l’orange ou le brun, afin d’avoir une nette
distinction entre les différentes couleurs.
2 Il est recommandé d'utiliser le VERT pour les fonctions de préparation et le noir pour les fonctions d'exécution.
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4.2 Tableau des couleurs des voyants lumineux
(Extrait de la norme européenne EN 60204)
Couleur Signification du
voyant allumé Explication Utilisations typiques
Rouge Danger ou Alarme Avertissement d'un danger
potentiel ou d'une situation
nécessitant une action
immédiate
- Défaut de pression du système de
lubrification
- Température dépassant les limites
(de sécurité) spécifiées
- Ordre d'arrêter la machine
immédiatement (par exemple lors
d'une surcharge)
- Équipement de première
importance arrêté par l'action d'un
dispositif de protection
- Dangers provoqués par des
parties accessibles sous tension
ou en mouvement.
Jaune Attention Changement ou
changement imminent des
conditions
- Température (ou pression)
différent du niveau normal
- Surcharge admissible seulement
pendant une durée limitée
- Machine en cycle automatique
Vert Sécurité Indication d'une situation
sûre
ou
Autorisation de continuer,
voie libre
- Fluide réfrigérant en circulation,
- Commande automatique de la
chaudière en service
- Machine prête à fonctionner :
toutes les fonctions auxiliaires
nécessaires en marche, unité en
position de départ et pression
hydraulique ou tension de sortie
d'un groupe moteur - générateur
dans les limites spécifiées etc..
- Fin du cycle et machine prête à
être remise en marche
Bleu Signification
spécifique attribuée
selon les besoins du
cas considéré.
Au bleu peut-être attribué
toute signification
spécifique non couverte par
les 3 couleurs ci-dessus :
rouge, jaune et vert
- Identification de commande à
distance
- Sélecteur en position "ajustage"
- Une unité hors de sa position de
départ
- Avance lente d'un chariot ou
d'une unité
Blanc Pas de signification
spécifique attribuée
(neutre)
Toute signification peut
être utilisée chaque fois
qu'il y a doute sur
l'utilisation des trois
couleurs : rouge, jaune et
vert et par exemple pour
confirmation
- Dispositif de sectionnement de
l'alimentation en position fermé
- Choix de la vitesse ou du sens de
rotation
- Les organes auxiliaires non reliés
au cycle de travail sont en marche
Nom : _________
Date : _________
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5 SCHÉMA D'IMPLANTATION :
6 TRAVAIL DEMANDÉ
A partir du schéma donné, on demande de réaliser le câblage de cette installation en appliquant les
règles de l'art.
Critères d'évaluation
0 erreur 1 erreur 2 erreurs 3 erreurs
Fonctionnement 4 2 1 0
Présentation 4 2 1 0
Connexions 4 2 1 0
Serrage 4 2 1 0
Toron 4 2 1 0
TOTAL /20
Q1
T1 X2 F2 F3
KM1
F1
X1 XP
H1
H2
H3
S1
S2
X3
Nom : _________
Date : _________
Réalisation du câblage
d'une perceuse à colonne
S3 installation et équipement électrique S3-2 Réalisation d'un équipement
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7 MODIFICATION DE L'ÉQUIPEMENT
Suite à la nouvelle réglementation en matière de sécurité et pour tenir compte de l'évolution des
besoins de l'entreprise, on demande de
Placer un carter de protection autour de l'outil. Ce carter en plastique translucide est
escamotable pour permettre de changer le foret mais un capteur électromécanique
(S3) n'autorise le fonctionnement que si le carter est fermé.
Rajouter un capteur (S4) permettant de s'assurer que le carter de protection du
système de transmission par poulies et courroie est bien en position fermée.
Disposer un bouton (S5) supplémentaire de type "coup de poing" pour arrêter la
machine en cas d'urgence.
Équiper la machine d'une pompe de lubrification pour faciliter le perçage de
certaines pièces. La pompe ne fonctionnera que pendant la rotation du foret.
L'opérateur aura néanmoins la possibilité de la mettre en service ou non à l'aide d'un
commutateur à crosse à deux positions fixes (S6). Elle sera actionnée par un moteur
asynchrone triphasé de petite puissance (démarrage direct). En cas de surcharge sur
ce moteur la perceuse s'arrête. Le sectionneur porte-fusibles "Q1" isole et protège
l'ensemble de l'équipement.
Travail à réaliser :
On demande de mettre à jour les plans de l'équipement en dessinant au propre l'ensemble du schéma
aux instruments en complétant le bornier "X1" pour l'arrêt d'urgence et le commutateur et en
rajoutant un bornier "X4" pour les fins de course "S3" et "S4".
Monter les appareils nécessaires à la réalisation et modifier le câblage pour prendre en compte cette
évolution.
Critères d'évaluation
0 erreur 1 erreur 2 erreurs 3 erreurs 4 erreurs
Schéma 10 8 6 3 0
Fonctionnement 3 1 0 0 0
Présentation 2 1 0 0 0
Connexions, serrage 3 2 1 0 0
Toron 2 1 0 0 0
TOTAL /20
Nom : _________
Date : _________
Réalisation du câblage
d'une perceuse à colonne
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8 CORRIGÉ DE LA MISE EN CONFORMITÉ DE LA PERCEUSE :
Schéma de Puissance unifilaire Schéma de Commande multifilaire
Schéma d'implantation :
1, 3, 5
L1, L2, L3
Q1
KM1
F1
N
Ph
F3
14
13
Q1
A1
S2
3
95
96
F1
4
KM1
F1
23* 97
24* 98
H3 H2 H1
13
14
KM1
S1
X1-3 X1-5
Moteur en
fonctionnement KM1
A2
Défaut
moteurs
Sous
tension
X2 X1-4
F2
X2-1, 2, 3
X3-1, 2
XP1, 2, 3, 4
T1
M1
3 230/400 V
U1, V1, W1
M2
3 230/400 V
U1, V1, W1
2, 4, 6
1, 3, 5
2, 4, 6
1, 3, 5
KM2
F4
XP5, 6, 7, 8
2, 4, 6
1, 3, 5
2, 4, 6
1, 3, 5
2, 4, 6
X1
X1-6
X2
X1
X1-7
X2
X1
X1-2
1
2
95
96
F2
X4-1
X4-2
X4-3
S3
S4
1
2
1
2 X4-4
X1-1
S5 1
2
A1
A2
KM1
33*
34*
X1-8
3
4 S6
KM2
F2
97
98
Q1 F2 F3
KM1
F1
X1 XP
H1
H2
H3
S1
S2
KM2
F4
S5
S6
X4
X
T
T1 X2 X3
Nom : _________
Date : _________
Réalisation du câblage
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9 MISE EN SERVICE
A la fin du cours, vous devrez être capable de :
Vérifier le câblage d'une réalisation
Mettre en service un équipement en sécurité et en suivant une procédure méthodique
9.1 Introduction
Lors de la réalisation d'un équipement, le travail n'est réellement terminé que lorsque le système
dans son intégralité fonctionne.
En fin de câblage, deux opérations sont donc nécessaires :
Vérifier son travail avant mise sous tension
Connaître le fonctionnement de l'installation et les règles spécifiques pour démarrer le
système en toute sécurité.
9.2 Vérification d'un câblage.
Elle s'effectue hors tension.
A l'aide d'un testeur de continuité, d'une lampe test ou d'un ohmmètre, on contrôle chaque liaison
électrique de l'installation en s'appuyant sur le schéma de réalisation et en s'aidant du repérage
technologique (repères portés sur le matériel). Comme pour le câblage, chaque point vérifié doit
être noté sur le schéma par une coche ou en surlignant la liaison vérifiée.
Attention : la lecture du schéma doit permettre de faire cette vérification de
manière exacte en évitant les retours par un autre circuit éventuel… Une mise
en parallèle de contacts, passage par une bobine ou un voyant etc.
Exemples :
En vérifiant la liaison de la borne 1 de S1 à la borne 11 de KA1, la
continuïté est aussi assurée par le contact de S1, la liaison de la borne 2
de S1 à la borne 12 de KA1 et par le contact de KA1.
Solution : ouvrir S1 ou KA1 en les actionnant.
En vérifiant la liaison de la borne A1 de KM3 à la borne x1 de H1, la
continuïté est aussi assurée par la bobine de KM3, la liaison de la borne
A2 de KM3 à la borne x2 de H1 et par le voyant de H1.
Solution : s'assurer que la résistance de la liaison est pratiquement nulle.
Cette étape de vérification est impérative car elle assure un fonctionnement
immédiat lors de la mise sous tension et évite la détérioration possible de certain
matériel.
1
2
S1 KA1
3
4
S2
11
12
KM3
A1
A2
X1
X2
H1
Nom : _________
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9.3 Vérification d'absence de court-circuit
Avant la mise sous tension, il est impératif de contrôler qu'aucun court-circuit ne soit présent au
niveau des différentes alimentations.
On utilise pour cela un ohmmètre branché en aval des protections (coupe-circuit porte-fusible ou
disjoncteurs) celles-ci étant ouvertes.
Attention : certains retours sont possibles par les bobines des contacteurs ou les ampoules des
voyants. Un court-circuit n'est donc présent que si la mesure indique une résistance très proche
de 0.
9.4 Essai sous tension d'une installation
La mise sous tension doit se réaliser progressivement. En début d'essai toutes les protections sont
ouvertes. Elles seront fermées à tour de rôle en s'assurant que la mesure en amont est compatible
avec l'appareillage utilisé en aval.
Les sources d'énergie étant présentes et conformes, on doit vérifier que le fonctionnement est bien
celui attendu. Mais effectuer la mise en service d'une installation nécessite avant tout
de connaître le fonctionnement de l'équipement
de savoir analyser un schéma
de prendre connaissance des risques engendrés par la mise sous tension du circuit et par
les actions produites par la machine
Connaître le fonctionnement de l'équipement :
Un câblage a toujours pour finalité de contrôler un équipement quel qu'il soit.
Il importe, pour mettre en service cet équipement, de connaître son fonctionnement et de
comprendre les liens entre les actions ou les informations provenant du système et les appareils
symbolisés sur le schéma électrique.
Exemples :
Le chariot élévateur soulève sa charge quand le moteur de montée est alimenté par KM2.
La machine peut démarrer son cycle de production en fin de préchauffage. Le préchauffage se réalise grâce aux jeux de résistances R1 à R6 alimentées lorsque le contacteur KM7 est
enclenché.
L'ouverture du carter provoque instantanément l'arrêt de la machine. En effet, le fin de course SQ3 actionné par la porte agit comme un arrêt d'urgence.
Pour notre première application : câblage d'une perceuse sur colonne, le mandrin est entraîné en
rotation par un moteur asynchrone triphasé commandé par un contacteur KM1. Une protection
thermique F1 évite qu'une surchauffe due à un couple de perçage trop important ne détériore le
moteur. Dans ce cas, le moteur est mis automatiquement hors service et un voyant signale le défaut.
La commande de mise en marche et d'arrêt se fait à partir d'une boite à boutons S1 (arrêt) et S2
(marche) sur laquelle sont signalés également la mise sous tension et le fonctionnement du moteur.
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Analyse du schéma
Elle permet de décrire l'ensemble des conditions à réunir pour obtenir le fonctionnement du système
phase par phase.
On part pour cela du réseau d'alimentation pour aboutir à l'appareillage alimenté.
Exemple du schéma de la perceuse sur colonne :
Le fusible F2 étant présent et le coupe-circuit étant fermé, la fermeture du sectionneur Q1 signal
la présence de la tension sur le circuit de commande.
Dans ces conditions et le relais thermique F1 étant armé (contacts au repos), un appui sur le bouton marche "S2" (le bouton arrêt "S1" étant relâché) provoque l'alimentation de la bobine
du contacteur KM1 qui enclenche ses contacts.
Le moteur est alors alimenté.
Dans le même temps le contact 13-14 de KM1 permet son auto-alimentation et l'on peut
relâcher le bouton poussoir marche.
D'autre part, le contact 23-24 de KM1 alimente le voyant H3 qui signale que le moteur est alimenté.
Une action sur le bouton arrêt S1 remet l'installation au repos.
Enfin en cas de surcharge du moteur, le relais thermique F1 déclenche ses contacts. Ainsi d'une
part l'alimentation du contacteur KM1 est coupée et d'autre part le défaut est signalé grâce à
l'alimentation du voyant H2.
Risques à prendre en compte lors de la mise sous tension d'une installation :
La mise en service d'une installation implique la mise en énergie de la partie commande et de la
partie opérative (là où se déroulent les actions).
Le premier danger se situe au niveau de l'alimentation électrique de l'appareillage. L'équipement
peut en effet délivrer son énergie en différents points. Il y a donc risque d'électrocution. La
personne qui réalise l'essai doit se protéger en utilisant des équipements de protection individuelle
(E.P.I.) et doit s'assurer qu'elle ne met pas d'autres personnes en danger.
D'autres dangers peuvent provenir au niveau des actions réalisées : risque de blessures corporelles
par coupure, écrasement, brûlure, arrachement etc. Là encore la personne est responsable des
dangers qu'elle encoure elle-même et de ceux qu'elle fait encourir aux autres.
Enfin, il est important de respecter le plan particulier de sécurité et de protection de la santé et de
l'environnement (PPSPS) propre à chaque lieu de travail.
La connaissance des risques est validée par une habilitation que l'employeur est seul à même de
délivrer en fonction des tâches confiées et de la formation reçue par ses employés.