ladder et instructions automates - bts crsa lycée...
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Motorisation Motorisation ........................................................................................................................... 1
Cours sur les moteurs et variateurs de vitesse........................................................................... 2 Les moteurs ............................................................................................................................ 3
Les moteurs asynchrones ................................................................................................... 3 Moteur et 2 sens de Marche ............................................................................................... 5 Le moteur triphasé : Schéma de puissance en triphasé ...................................................... 6 Variateur CC 24V 1 sens de marche (partie commande, partie puissance) ..................... 11 Variateur de vitesse 24V CC avec 2 sens de marche ....................................................... 12 Variateur 2 sens de marche avec 2 vitesses...................................................................... 13 Le cas de l’altivar 08 ........................................................................................................ 14
Avec Automate..................................................................................................................... 15 Variateur triphasé 2 sens de marche, une vitesse par potentiomètre. Pas de sortie analogique ........................................................................................................................ 15 Variateur triphasé 2 sens de marche avec sortie analogique............................................ 15 Variateur ATV08 avec vitesse préréglée ......................................................................... 16 Exercice............................................................................................................................ 17 Sujet 96............................................................................................................................. 17
Cours sur les moteurs et variateurs de vitesse Altivar 17 sans automate avec 2 relais pour 2 sens de marche Altivar 17 avec automate pour les 2 sens de marche. Idem avec 2 vitesses (Maxi et potentiomètre), puis à l’aide d’un relais. Idem avec 2 vitesses et 2 potentiomètres. (Utilisation d’un relais avec 2NO et 2NF)
Les moteurs
Les moteurs asynchrones
GENERALITES Le moteur asynchrone représente 80% des moteurs utilisés industriellement, étant donné leur simplicité de construction et leur facilité de démarrage. D'autre part à puissance égale, c'est le moteur le moins cher. Il ne nécessite pas de source de tension particulière puisqu'il fonctionne sous la tension réseau.
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
En alimentant 3 bobines identiques décalées de 120°, par une tension alternative triphasée, on produit 3 champs magnétiques alternatifs.
Les 3 champs magnétiques alternatifs produit se composent pour former un champ tournant à l'intérieur du rotor.
Ce champ tournant crée dans le circuit électrique du rotor des courants induits qui provoquent une force magnétomotrice qui entraîne le rotor en rotation.
Couplage de la plaque à bornes 1) La plaque à bornes Il y a deux possibilités pour coupler les trois enroulements du moteur 2) Le couplage étoile
3)- Le couplage triangle
4) Choix du couplage Le choix du couplage va dépendre des informations de la plaque signalétique :
• 220V Triangle / 380V Y : Il suffit d’exécuter le couplage triangle si le réseau est de 220V entre phase ou Y s’il est de 380V
• 220V /380V : La tension la moins élevée correspond à la tension maximale que peut
supporter un enroulement. Dans notre cas les enroulements peuvent supporter au maximum une tension de 220V On devra donc adapter le couplage du moteur en fonction du réseau. Réseau 380V : Couplage Y, tension enroulement = 220V Réseau 220V : Couplage Triangle, tension enroulement = 220V
On trouve sur la plaque signalétique du moteur différentes informations :
Moteur et 2 sens de Marche
Dans les 2 cas on a une alimentation d'un moteur courant continu.
Un BP marche et un BP arrêt (voir 2 BP marche et arrêt) sont utilisés dans les 2 cas.
Les relais moteur (appelé KMi, avec i l'indice du relais).
On sépare la commande de la puissance (Commande en 24VCC ou 24VAC et la puissance en 24VCC, 48VCC, 220VCC). Les sécurités électrique (Thermique, Fusible,...) ne sont pas représentés.
Schéma de Gauche: Un sens de marche
• Alimentation du relais classique avec arrêt prioritaire. • Un contact du relais NO maintient le signal. • 2 contacts de puissance du relais permettent l'alimentation du moteur
M1 2
Moteur CC 1sens
3 4Marche 1 2Arrêt
km10
A1A2 KM1
3/L2
1/L1 2/T1
4/T2km11Valeur
3 4Avant 1 2Arrêt
km20
A1A2 KM2
3 4Arrière 1 2Arrêt
km31
A1A2 KM3
M1 2
Moteur CC 2 sens
3/L2
1/L1 2/T1
4/T2km21Valeur
3/L2
1/L1 2/T1
4/T2km31Valeur
24CC 24CC
Schéma de droite: Deux sens de marche
• Utilisations de 2 relais monostable. • Sécurité mécanique et électrique présent au niveau du relais.
• On niveau de la puissance pour inverser le sens de rotation, on inverse 2 phases moteur.
Question 2 sens de marche : Comment faire le même schéma avec un BP arrêt comportant qu’un seul contact NF ? Proposer une sécurité électrique pour éviter les 2 sens de marche.
Le moteur triphasé : Schéma de puissance en triphasé
Sectionneur
Le sectionneur consiste à isoler électriquement une installation et son réseau.
C’est un appareil mécanique manœuvrable par un opérateur, qui ne doit pas être manœuvré en charge.
Protection contre les courts circuits
Le fusible qui réalise une protection phase par phase qui interrompent le courant par fusion, (montée brutal de l’intensité) ils ont montées sur un porte fusible. Leur calibre doit être immédiatement supérieur au courant pleine charge du circuit. (dés que vous avez un fusible dans un projet pour pouvez vous attendre à l’oral à la question, quel calcul avez vous fait pour déterminer son calibre)
Les disjoncteurs magnétiques :Non destructif par rapport au fusible, plus cher et réagi plus rapidement qu’un fusible pour de faible intensité.
Protection contre les surcharges
Les relais thermique permettent d’éviter une surcharge du moteur en intensité qui provoque son échauffement, et limite sa durée de vie. Par exemple une augmentation de 10°C par rapport à la température définie par sa classe réduit sa durée de vie de 50%.
Le principe utilisé est la dilatation d’un bilame métallique qui libère une came.
(on peut être amené à court-circuités le relais dans la phase de démarrage ou l’on à un pic d’intensité)
Mode de réarmement: Auto ou Manuel.
Peut aussi être associé à un contact.
Courbe de déclenchement d’un disjoncteur moteur:
La protection thermique et la protection contre les courts-circuits n’ont pas le même domaine de validité comme on peut le constater sur ce graphe.
Le contacteur électromagnétique tout ou rien
Appareil mécanique de connexion commandé par un électroaimant. Lorsque la bobine est alimentée, le contacteur se ferme.
Exemple d’association de base
Le schéma de puissance Coté gauche: Un schéma réalisant les 4 fonctions de base soit le sectionnement, la protection contre les courts-circuits, protection contre les surcharges et la commutation. Côté droit: Voici un exemple d’appareil multiple. Les même fonctions sont réalisés mais à l’aide d’un disjoncteur moteur, qui réalise 3 fonctions.
Le schéma de commande Coté gauche
Par commutateur avec un sens de marche avec les éléments suivants:
• Disjoncteur Q1
• Fusible F1 (symbole: décrochage automatique)
• Commutateur S1
• Relais KM1.
Coté droit
Schéma de commande à 2 sens de rotation avec verrouillage électrique et mécanique.
L’enclenchement se fait par bouton poussoir S2 et S3, l’arrêt est réalisé par S1.
La commande par commutateur est admissible seulement pour des machines non dangereuse (pompes, climatiseurs). Dans tous les autres cas, utiliser une commande manuelles par boutons poussoirs à impulsion comme sur la figure de droite.
Le Variateur de vitesse (Altivar 17 de télémécanique)
KM1: Contacteur de mise sous tension;
KA1: Relais pour la commande de la marche avant;
KA2: Relais pour la commande de la marche arrière;
P1 et P2 potentiomètre permettant de régler la vitesse des deux sens de marche. (Les potentiomètres fournissent une tension en E1 variant de 0 à 10V)
Petit exercice associé :
Voici la symbolisation d’un module de sortie TOR d’un automate. Celui ci commande notre variateur de vitesse.
Variateur CC 24V 1 sens de marche (partie commande, partie puissance)
A1A2 K134m
12
arret
K1( 01 - G )
Non UtiliséEnroulement Secondaire
24V 0V Enroulement moteurCommande
d'arrêt Consigne [0 à +5V]Sens à respecter
L1 L2 U V U" V" Pl Stop +0V Input +5V
VarCC1
M1 2
M1
P1Valeur
K1( 01 - G )
1
3
2
4
T1
alt11
alt23
+ 2
- 4
Pdd1Valeurpont de diode rond
12F1
Variateur de vitesse 24V CC avec 2 sens de marche
A1A2 K1
NCNOP( 02 - G ) ( 02 - I )
34MAV
12
arret
K1( 02 - Q )
A1A2 K2
NCNO( 02 - I ) ( 02 - I )
P( 02 - F )
34MAR
K2( 02 - K )
Non UtiliséEnroulement Secondaire
24V 0V Enroulement moteurCommande
d'arrêt Consigne [0 à +5V]Sens à respecter
L1 L2 U V U" V" Pl Stop +0V Input +5V
VarCC1
M1 2
M1
P1Valeur
K2
( 02 - K )
1
3
2
4
T1
alt11
alt23
+ 2
- 4
Pdd1Valeurpont de diode rond
3/L21/L1
2/T1 4/T2
K1( 02 - K )
3/L21/L1
2/T1 4/T2
K2( 02 - K ) K1
( 02 - K )
12 F2
Variateur 2 sens de marche avec 2 vitesses
L11
L22
L33
U4
V5
W6
PL7
FW8
RW9
0v10
I/O11
10v12
Altivar1Télémécanique
M3 ~
U V W
M1
1
2
EV1
12
3
P1
12
3
P2
1
3
2
4
T1
alt1
1
alt2
3
+2
-4
Pdd1
Valeurpont de diode rond
KM2
NCNO( 01 - L )
KM2KM1
NCNO( 01 - K )
KM1
A1
A2
KM1( 01 - I )
A1
A2
KM2( 01 - I )
C01
02
C13
14
C25
26
C37
38
C4,79
410
511
612
713
C8,1214
815
916
Abr.1 Sorties TOR Ox,y
O0,0 : Sortie pour une électrovanne de distributeur O0,1 et O0,2 : Marche avant et marche arrière. O0,3 et O0,4 : Sélection des 2 vitesses
Le cas de l’altivar 08 Variateur faible puissance (0.18 à 1kW)
(1) Contact du relais de sécurité, pour signaler à distance l'état du variateur (Ouvert en cas de défaut)
Les réglages par défaut sont :
LI1: Sens Avant LI2: Sens Arrière LI3/LI4: 4 vitesses présélectionnées: Vitesse 1= Consigne sur AI1 (LI3=0, LI4=0), Vitesse 2= SP2 (LI3=1, LI4=0), Vitesse 3 = SP3 (LI3=0,LI4=1), Vitesse 4= HSP (LI3=1, LI4=1).
Rappel : La vitesse maxi est obtenue pour une fréquence de 50Hz. Exercice : Réaliser un grafcet donnant les 4 vitesses les unes après les autres dans un sens, puis un retour en vitesse lente. Proposer le même grafcet avec une sortie analogique. Voir sujet 2001 : Fichier U52-3res.pdf pour choix des composants et réglage de paramètres. Faire un travail sur un moteur de 10kW par exemple
Avec Automate
Variateur triphasé 2 sens de marche, une vitesse par potentiomètre. Pas de sortie analogique
C01
02
C13
14
C25
26
C3,77
38
49
510
Sorties 8 Tsx1 8 SortiesM
3 ~
U V W
M1
P1Valeur
L11
L22
L33
U4
V5
W6
PL7
FW8
RW9
0v10
I/O11
10v12
Altivar1 Télémécanique
Variateur triphasé 2 sens de marche avec sortie analogique
0+1
0-2
1+3
1-4
0V5
24V6
Analogique1
Sorties Analogiques
C01
02
C13
14
C25
26
C37
38
C4,79
410
511
612
713
C8,1214
815
916
Abr.1 Sorties TOR Ox,y
I0,11
I0,22
I0,33
I0,44
I0,55
I0,66
I0,77
24 V24 V
0 V0V
I0,00
Abr.2 Entrées Automates Type PNP
L11
L22
L33
U4
V5
W6
PL7
FW8
RW9
0v10
I/O11
10v12
Altivar 17Télémécanique
M3 ~
U V W
M2
1
Dcy
Marche Avant, Vitesse 50%O0,0 et OW1,0
2
3
Fin course avant
fin course arrière
Marche arrière, vitesse 100%O0,1 et OW1,0
Arrêt moteur
5
6
31
2 4
Q1
Variateur ATV08 avec vitesse préréglée
1
Dcy
Marche Avant, Vitesse 10%O0,0 et OW1,0 + LI3+LI4
2
3
T/x2/2s
t/x3/2s
Marche avant, vitesse 30%O0,0 et OW1,0 +LI3 + LI4
Arrêt moteur
Marche Avant, Vitesse 100%O0,0 et OW1,0 +LI3+LI4
4
5
Fin de course avant
Marche arrièreO0,1
Vitesse sortie analogique
Fin course retour
0+1
0-2
1+3
1-4
0V5
24V6
Analogique1
Sorties Analogiques
C01
02
C13
14
C25
26
C37
38
C4,79
410
511
612
713
C8,1214
815
916
Abr.1 Sorties TOR Ox,y
I0,11
I0,22
I0,33
I0,44
I0,55
I0,66
I0,77
24 V24 V
0 V0V
I0,00
Abr.2 Entrées Automates Type PNP
AIAI
Terre11
L12
L23
Terre24
U5
V6
W7
COM8
+510
A011
R1A12
R1C13
LI114
LI215
LI316
LI417
+1518
ATV08
M3 ~
U V W
M1
LI1: O0,0 Marche AvantLI2: O0,1 Marche Arrière
LI3 & LI4: O0,2 et O0,3 : Selection vitesse
Variateur de vitesse altivar 08 avec sorties analogiques TSX17Plusieurs vitesses préenregistrées (10%,30%,100%)selon le tableau suivant:10%:LI3=1 LI4=030%:LI3=0 LI4=1100%:LI3=1 LI4=1le retour: LI3=LI4=0 (Consigne sur Com AI +5)
Le postérieur
X2
X3
X4
O0,0
X2
X4
X3
X4
O0,2
O0,3
OO,1
X5
1000->OW1,0
Exercice Réaliser le câblage réalisant les conditions suivantes: Variation de vitesse sur la gamme de fréquence 0 à 50Hz via l'automate. 2 sens de marches (Marche Avant et Arrière) commandé par l'automate. Moteur triphasé 220V, l'alimentation est en monophasé. Un relais de sécurité doit être mis en place, relais de sécurité commandé par un ARU et un bouton marche. L'automate doit être informé de l'état du relais de sécurité et doit pouvoir le cas échéant désarmé celui ci. Ce relais de sécurité est donc indépendant de l'automate. Un sectionneur général doit être mis en place.
L11
L22
L33
U4
V5
W6
PL7
FW8
RW9
0v10
I/O11
10v12
Altivar1Télémécanique
0+1
0-2
1+3
1-4
0V5
24V6
Analogique1
Sorties Analogiques
C01
02
C13
14
C25
26
C37
38
C4,79
410
511
612
713
C8,1214
815
916
Abr.1 Sorties TOR Ox,y
I0,11
I0,22
I0,33
I0,44
I0,55
I0,66
I0,77
24 V24 V
0 V0V
I0,00
Abr.2 Entrées Automates Type PNP
Sujet 96
Câblage d’un variateur de vitesse spécifique avec des entrées automates TOR.
On se propose d'élaborer le schéma électrique de commande du variateur.
Données
• Marque Leroy Somer type FMV104 • Ce variateur permet d'obtenir 2 fréquences différentes de rotation.
• Ces 2 fréquences sont réglées en usine, et non accessible par l'opérateur.
Les 2 fréquences retenues sont:
• Une fréquence rapide de 75% de N maxi; réglage sur potentiomètre externe accessible. • Une fréquence lente 10% de N maxi
Marche / Arrêt commandé par le contact O1,0
Fréquence lente est obtenue lorsque le contact O1,1 est ouvert.
Fréquence rapide est obtenue lorsque le contact O1,1 est fermé.
En cas de surcharge, il est impératif de provoquer l'arrêt normal du variateur afin de protéger le moteur.
(Schéma du variateur associé à l'automate)
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