installation reparation commande electronique de moteurs

8/10/2019 Installation Reparation Commande Electronique de Moteurs

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0

OFPPT

ROYAUME DU MAROC

MODULE N:27INSTALLATION, REPARATION:

COMMANDE ELECTRONIQUE DES

MOTEURS

SECTEUR : INDUSTRIEL

SPECIALITE: ELECTROMECANIQUE DE

SYSTEMES AUTOMATISESNIVEAU: TECHNICIEN SPECIALISE

Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du TravailDIRECTION RECHERCHE ET INGENIERIE DE FORMATION

RESUME THEORIQUE&

GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES

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Rsum de Thorie etGuide de travaux pratiques

Module27Installation, rparation : Commande lectronique de moteurs

OFPPT/DRIF 1

Document labor par :

Nom et prnom EFP DRFAURESCU FLORIN ISTA TAZA CN

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OFPPT/DRIF 2

SOMMAIRE

Page

Prsentation du module 10

Rsum de thorie 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 triphass 13

2 Le convertisseur alternatif-continu 14

2.1 Le redresseur tension fixe en commutation naturelle basede diodes

14

2.1.1 Le redresseur fixe monophas 14

2.1.2 Le redresseur fixe triphas 15

2.2 Le redresseur tension variable en commutation contrlebase de thyristors (redresseur command)

18

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 dvolteur 23

3.2 Le hacheur survolteur 25

3.3 Les applications des hacheurs 26

4 Commande de vitesse pour moteur courant continu 26

4.1Caractristiques dun moteur CC 26

4.2 Variateur de vitesse thyristors 27

4.3 Variateur de vitesse rversible 28

4.4 Rgulation de vitesse 29

4.5 Rgulation par gnratrice tachymtrique 30

4.6 Rgulation par tension darmature 33

4.7 Variateur de vitesse RECTIVAR 4 34

4.7.1 Discussion 34

4.7.2 Schma fonctionnel 34

4.7.3 Caractristiques techniques 35

4.7.4 Raccordement 354.7.5 Carte de contrle 35


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OFPPT/DRIF 3

4.7.6 Choix d un variateur 36

4.7.7 Schma 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 Londuleur monophas 43

5.2.1 Londuleur monophas thyristors et transformateur 42

5.2.2 Londuleur monophas en pont 44

5.3 Onduleurs triphass autonomes 45

5.4 Applications des onduleurs autonomes 46

5.5 Londuleur frquence variable 47

5.5.1 Londuleur autonome source de tension 47

5.5.2 Londuleur autonome modulation en largeur

dimpulsion (MLI)

50

5.6 Variateur de vitesse ALTIVAR 16 51

5.6.1 Caractristiques techniques 52

5.6.2 Raccordement 53

5.6.3 Loi tension- frquence 54

5.6.4 Maintenance du variateur ALTIVAR 16 54

5.7 Application dun variateur frquence variable 55

5.7.1 Station de pompage sans variateur 55

5.7.2 Station de pompage avec variateur 56

6 Le convertisseur alternatif-alternatif 58

6.1 Le gradateur 58

6.1.1Le gradateur monophas 58

6.1.2 Le gradateur triphas 59

6.1.3 Applications des gradateurs 60

6.2 Le cycloconvertisseur 60

6.2.1 Les applications des cycloconvertisseurs 61

7 Linstallation dun systme 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 Mthodes dinstallation 63

7.4 Mesures de scurit lors de linstallation 64

7.4.1 Prvention 64

7.4.2 Protection collective 64

7.4.3 Protection individuelle 65


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OFPPT/DRIF 4

7.5 Installer les cbles et les canalisations 65

7.5.1 La pose et lencastrement 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 mme

gaine

65

7.5.4 La section des conducteurs en fonction de courant 66

8. Analyse de ltat rel dun quipement 67

8.1 Gnralits 67

8.2 Poser un diagnostic 67

8.3 Sources de problmes dans un systme de commande

lectronique de moteurs

67

9. Rparation dun quipement lectronique 68

9.1 Rgles de scurit relatives la rparation des systmes

industriels

68

9.1.1Prparation de lintervention 68

9.1.2 Protection des intervenants 68

9.2 Techniques de dpannage 68

9.3 Slectionner les composants de remplacement 70

9.4 La procdure de remplacement des composants

dfectueux

70

9.5 Limportance de la qualit dans lexcution des travaux 70

9.6 Consigner les interventions 709.6.1 La consignation 71

9.6.2 Consignation dune machine 72

9.6.3 Consignation partielle et gnrale 72

9.6.4 Interventions et travaux 73

9.6.5 Etat de consignation gnrale 73

9.6.6 Etat de consignation partielle 73

9.6.7 Exemple de consignation partielle 74

10. Ajuster et calibrer un systme de commandelectronique de moteurs

74

10.1Rgles de scurit 74

10.2 Mesurages 74

10.2.1 Prescriptions gnrales 74

10.2.2 Mesurages sans ouverture du circuit 74

10.2.3 Mesurages ncessitant l ouverture du circuit 74

10.3 Procdure de calibrage 74

10.4 Vrifier le fonctionnement des dispositifs de scurit 75

10.5 Vrifier le fonctionnement de lquipement 75


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OFPPT/DRIF 5

Guide de travaux pratique 77

I. TP1 Redresseur diodes 78

II. TP2 Redresseur thyristors 86

III. TP3Le gradateur 96

IV TP 4 Londuleur 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


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OFPPT/DRIF 6

MODULE 27 :INSTALLATION, REPARATION :

COMMANDE ELECTRONIQUE DE MOTEURS

Dure :60 H

56 % : thorique

38 % : pratique

6 % : valuation

OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAUDE COMPORTEMENT

COMPORTEMENT ATTENDU

Pour dmontrer sa comptence, le stagiaire doit installer et rparer un

systme de commande lectronique de moteurs, selon les conditions, lescritres et les prcisions qui suivent

CONDITIONS DEVALUATION

A partir :

- de directives ;- du schma du systme de commande lectronique ;- dun problme de fonctionnement provoqu.

A laide :- des manuels techniques ;- des outils et des instruments ;- dun systme de commande lectronique de moteur ;- de lquipement de protection individuelle.

CRITERES GENERAUX DE PERFORMANCE

Respect des rgles de sant et de scurit au travail Respect des normes en vigueur Utilisation appropri des outils et des instruments Respect des techniques de travail Equipement fonctionnel et scuritaire


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OFPPT/DRIF 7

OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU

DE COMPORTEMENT

PRECISIONS SUR LE

COMPORTEMENT ATTENDU

CRITERES PARTICULIERS DE

PERFORMANCE

A. .

B.

C.

D.


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OFPPT/DRIF 8

OBJECTIFS OPERATIONNELS DE SECOND NIVEAU

LE STAGIAIRE DOIT MAITRISER LES SAVOIRS, SAVOIR-FAIRE, SAVOIR-PERCEVOIR OUSAVOIR-ETRE JUGES PREALABLES AUX APPRENTISSAGES DIRECTEMENT REQUIS POURLATTEINTE DE LOBJECTIF DE PREMIER NIVEAU, TELS QUE:

Avant dapprendre pendre connaissance des directives, des plans des manuelstechniques ( 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. Interprter des schmas, des plans et des devis.

Avant dapprendre installer les quipements (B), le stagiaire doit :

7.Identifier les normes en vigueur au regard de linstallation dunsystme de commande lectronique de moteurs

8. Expliquer les mthodes dinstallation.9. Reconnatre les mesures de scurit prendre lors de linstallation.

10. Installer des cbles et des canalisations.

Avant dapprendre poser un diagnostic (C), le stagiaire doit :

11. Analyser un circuit c.c.12. Analyser un circuit c.a.13. Analyser des circuits semi-conducteurs.14. Appliquer des notions de logique combinatoire.15 . Appliquer des notions de logique squentielle.16 Utiliser un automate programmable.17 Expliquer les mthodes de dpannage.18 Distinguer les sources de problmes dans un systme de

commande lectronique de moteurs..

Avant dapprendre remplacer les composants dfectueux (D), le stagiairedoit :

19. Reconnatre les rgles de scurit relatives la rparation de systmesindustriels.

20 Slectionner les composants de remplacement.21 Expliquer la procdure de remplacement des pices dfectueuses.22 Expliquer limportance de la qualit dans lexcution des travaux.


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OFPPT/DRIF 9

Avant dapprendre ajuster et calibrer la commande du moteurs ( F) :

23. Expliquer la procdure de calibrage des paramtres defonctionnement du systme de commande lectronique de moteurs.

Avant Dapprendre A Vrifier Le Fonctionnement De Lquipement (G)

24.Vrifier le fonctionnement des dispositifs de scurit

Avant dapprendre consigner les interventions (H )25.Utiliser un micro- ordinateur pour produire des documents techniques.26. Utiliser la terminologie approprie .


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OFPPT/DRIF 10

PRESENTATION DU MODULE

CE MODULE DE COMPETENCE PARTICULIERE EST SITUE A LA FIN DU TROISIEMESEMESTRE 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 DEPUISSANCE.

DESCRIPTION

LOBJECTIF DE CE MODULE EST DE RAIRE ACQUERIR LES CONNAISSANCESLIEES AUX TYPES DE COMMANDE ELECTRONIQUE DE MOTEURS,AUDIAGNOSTIQUE DE FONCTIONNEMENT AINSI QUAU REMPLACEMENT DECOMPOSANTS DEFECTUEUX. IL VISE DONC A RENDRE LES STAGIAIRES APTES AINSTALLER ET A REPARER LES SYSTEMES DE COMMANDE ELECTRONIQUE DE

MOTEURS.

DUREE DU MODULE 60H

THEORIE: 56% 33 H

TRAVAUX PRATIQUES 38% 23H

EVALUATION 6% 4H


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OFPPT/DRIF 11

Module 27

INSTALLATION,REPARATION :COMMANDE ELECTRONIQUE DE

MOTEURS

RESUME THEORIQUE


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OFPPT/DRIF 12

CHAPITRE 1Types de commande lectronique des moteurs

1.1 IntroductionLa commande de vitesse des moteurs constitue lapplication la plus importante de

llectronique de puisssance. Les installations industrielles utilisent de plus en plus desvariateurs lectroniques de vitesse thyristors, soit pour obtenir la vitesse dentranementoptimale de machines pour chaque tape dun procd industriel, soit pour asservir la vitessedun ou de plusieurs moteurs entranant des quipements lectromcaniques. Dans le cas desentranements contrles vitesse variable, on utilise principalement les moteurs courantcontinu excitation spare et les moteurs courant alternatif triphass asynchrones.

1.2 Commande de moteurs courant continu

Les moteurs courant continu sont aliments partir :

dun rseau alternatif (monophas ou triphas) par lintermdiaire de redresseur thyristors (Figure 1-1);

de redresseurs diodes suivis de hacheurs thyristor (Figure 1-2); dune batterie daccumulateurs par lintermdiaire dhacheurs thyristors (Figure 1-3).

Redresseur

thyristors

Moteur

c.cAlimentation c.a

F IGURE 1-1 REDRESSEUR THYRISTORS

Alimentation c.a Redresseur

diodes

Hacheur

thyristors

Filtre

Moteurc.c

F IGURE 1-2 REDRESSEUR ET HACHEUR DE COURANT

Hacheur

thyristorsAlimentation c.c

Moteurc.c

F IGURE 1-3 HACHEUR DE COURANT


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OFPPT/DRIF 13

1.3 Commande de moteurs asynchrones triphass

Depuis les annes 70, on utilise de plus en plus des moteurs courant alternatif (synchones etasynchrones). Ces moteurs sont plus robustes que les moteurs courant continu ayant des

performances similaires et leur cot est moins lev.

Les moteurs courant alternatif sont aliments par des tensions et des frquences variables partir :

de gradateurs thyristors ( Figure 1.4) ; donduleurs autonomes frquence variable (Figure 1.5) ; de cycloconvertisseurs ( Figure 1.6).

Gradateur

thyristors3Alimentation

triphase

F IGURE 1.4 GRADATEUR

Redresseur

Onduleur

autonome

frquence

variable

3

Alimentation c.a

monophase ou

triphase

F IGURE 1.5 ONDULEUR AUTONOME FRQUENCE VARIABLE

Cycloconvertisseur

thyristors3

Alimentation

triphas

F IGURE 1.6 CYCLOCONVERTISSEUR


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OFPPT/DRIF 14

CHAPITRE 2Le convertisseur alternatif-continu

Le convertisseur C.A C.C nous donne, partir dune source de tension alternativemonophase ou polyphase, une tension continue qui peut tre fixe ou variable (Figure 2.1).

Tension alternative

monophase ou triphaseTension continu

fixe ou variable

F IGURE 2.1 CONVERTISSEUR ALTERNATIF -CONTINU

2.1 Le redresseur tension fixe en commutation naturelle base de diodes

2.1.1 Le redresseur fixe monophas

Le redresseur fixe ou non command contient seulement des diodes produisant ainsiune tension continue fixe sa sortie.

On retrouve deux types de redresseurs monophass, soit:

A) le redresseur simple alternance ou demi-onde;B) le redresseur double alternance ou pleine-onde.

A) Le redresseur simple alternance

Le redresseur simple alternance est compos dune seule diode ( Figure 2.2) et la tensionmoyenne la charge nous est donne par lquation 2.1 :

Rc Vo

D

Es

Vo

Vo

t

moy

F IGURE 2.2 REDRESSEUR MONOPHAS SIMPLE ALTERNANCE

Vo moy =Emax

(2.1)


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OFPPT/DRIF 15

B) Le redresseur double alternance en pont

Ce redresseur est ralis partir de quatre diodes monts en pont (Figure 2.3) et la tensionmoyenne la charge est donne par lquation 2.2 :

Vo

Vo

t

moyRc Vo

D1

D4D3

D2

Es

F IGURE 2.3 REDRESSEUR MONOPHAS DOUBLE ALTERNANCE

Vo moy =2Emax

(2.2)

2.1.2 Le redresseur fixe triphas

Le redresseur monophas est limit des puissances pouvant atteindre 10Kw. Pouralimenter des puissamces suprieures cette valeur, on utilise des redresseurs triphass,comme :

A) Le redresseur en toile simple alternance;B) Le redresseur en pont.

A) Le redresseur triphas simple alternance

Le redresseur triphas en montage toile, reprsente la Figure 2.4, comprend untransformateur triphas dont les enroulements primaires sont branchs en triangle et lesenroulements secondaires sont branchs en toile. Une diode est place sur chaque phase et lacharge rsistive est branche 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 courantdans lintervalle de temps o la tension de sa phase est suprieure aux deux autres (Figure2.5). Le courant moyen dans chaque diode quivaut au tiers du courant de charge et lafrquence du signal de sortie est gale trois fois le signal dentre.Ce redresseur est employ que pour des montages industriels de petitespuissances.

Rc

e

D2

D3

e

e

D1

L3

L2

L1

N

Erc3

2

1

F IGURE 2.4 REDRESSEUR TRIPHAS SIMPLE ALTERNANCE

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OFPPT/DRIF 16

Erc

t (ms)

t (ms)

e1 e3e2

Ephase max

D1 D3D2

Ephase max0,5 120o

Emoy.

F IGURE 2.5 FORME D ONDE D UN REDRESSEUR TRIPHAS SIMPLE ALTERNANCE

Valeurs caractristiques des tensions et courants:

La valeur moyenne de tension la charge est donne par lquation 2.3 :

Vo moy =3 3

20 827

=E Emax , max E : tension de phase (2.3)

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 rsistance de valeur Rc=10. En ngligeant la chute de tensiondes diodes, calculez:

a) la tension moyenne la charge ;

b) le courant moyen de charge ;

c) le courant moyen des diodes ;

d) la frquence du signal la charge.

Solutions:

a. Vo moy =3 3

20 827

=E Emax , max

Vo moy = ( )0 8277 220 2, v = 256,5354 V

b. Irc =Vomoy

Rc=

256 53

10

, V

= 25,65A

c. ID =I

ARC

3

25 65

3

8 54= =,

,

d. fo= 3 x 50 hz = 150 hz


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OFPPT/DRIF 17

B) Le redresseur triphas en pontLe redresseur triphas en pont (Figure 2.6) est un des circuits redresseurs industriels

les plus efficaces, il peut tre considr comme redresseur simple alternance anodecommune et cathode commune monts en tte-bche .

Erc

L3

L2

L1 D1

D6D2D4

D5D3

Rc

N

e

e

e

1

3

2

F IGURE 2.6 REDRESSEUR TRIPHAS EN PONT

Considrons la reprsentation graphique des tensions triphass dalimentation (Figure2.7). Quand la tension de phase e1est suprieure aux tensions e2et e3, la diode D1 conduit,et les diodes D2 et D3 sont ltat bloqu. De mme la diode D6 conduit, et les diodes D5 etD6 sont bloques.

Le mme raisonnement sapplique lorsque la tension e2est suprieure aux deux (2) autres.Chaque diode conduit pendant un intervalle de 120. titre dexemple, la diode D1 conduit60avec D4 et 60avec D5. Le courant moyen dans chaque diode est gale au tiers ducourant de charge. La frquence du signal la sortie quivaut six fois la frquencedentre.

Une bobine peut tre rajoute en srie avec la charge pour diminuer le taux dondulation.ES

Erc

t (ms)

t (ms)

E moy.

e1 e2 e3

= 1,65 Ephase max

F IGURE 2.7FORME D ONDE D UN REDRESSEUR TRIPHAS EN PONT

Valeurs caractristiques des tensions et des courants:La valeur moyenne de tension la charge est donne par lquation 2.4 :


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OFPPT/DRIF 18

Vo moy = 1,65 E max (2.4)

E : tension de phase

Exemple 2-2Dans un redresseur en pont triphas (Figure 2.6), la tension au secondaire du transformateur

est de 220 V 50 HZ. La charge est une rsistance de 10. En ngligeant la chute de tensiondes 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 frquence de londulation la charge.

Solutions :

a. Vo moy = 1,65 Emax = 1 65 220 2, v = 511,83V

b. Io moy =VOMOY

RC= =

511 83

10

,

51,18A

c. ID =I

ARC3

5118

317 06= =

,,

d. fo= 6 x 50 hz = 600 hz

2.2 Le redresseur tension variable en commutation contrle base de thyristors(redresseur command)

Les redresseurs commands permettent de contrler la tension moyenne la charge.On les utilise surtout dans la commande des moteurs courant continu pour varier la vitesse.On retrouve les redresseurs commands simple et double alternance pour des tensionsmonophases et triphases.

2.2.1 Le redresseur command monophas

A) Le redresseur command monophas simple alternancePour varier la tension moyenne la charge, on utilise un thyristor qui est dclench

partir dun circuit de commande synchronis sur le secteur (Figure 2.8). On utilise en gnralla commande par rampe synchrone.

Rc Vo

Th

Es

commande

Vo

t

F IGURE 2.8 REDRESEUR COMMAND SIMPLE ALTERNANCE

En labsence de signal sur la gachette, le thyristor est ltat bloqu. Si lon appliqueune impulsion sur la gachette durant le cycle positif, le thyristor conduit. Il bloque lorsque latension passe zro et durant le cycle ngatif .


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OFPPT/DRIF 19

Tension moyenne la chargeLa valeur moyenne de tension est donne par lquation 2.5 :

E moy =Emax

( cos )

2

1

+ (2.5)

B) Le redresseur monophas en pont semi-commandDans le cas du redresseur en pont mixte avec deux thyristors et deux diodes

(Figure2.9), les deux alternances sont contrles et le circuit ncessite des signaux de gachettedphass de 180. On utilise un transformateur dimpulsion avec deux secondaires pourraliser lamorage.

La diode D5 est utilise pour assurer le blocage des thyristors dans le cas dune chargefortement inductive (moteur lectrique). Cette diode est aussi appele (diode de roue libre).

VoTh1

D2D4

Th3

Es

R

LD5

VO

F IGURE 2.9 REDRESSEUR EN PONT SEMI -COMMAND

Tension moyenne la charge:La valeur de tension la charge est donne par lquation 2.6 :

E moy =Emax

( cos )

1+ (2.6)

C) Le redresseur monophas en pont compltement command

On peut raliser un redresseur en pont en utilisant quatre thyristors (Figure 2.10). Cecircuit ncessite lutilisation de deux transformateurs dimpulsions avec chacun, deuxenroulements au secondaire.

laide de ce redresseur, il est possible de fournir de lnergie au rseau parlintermdiaire du transformateur, condition que langle damorage soit suprieur 90etque la charge soit fortement inductive comme dans le cas dun moteur courant continu en

priode de freinage.

Th1

Th2Th4

Th3

Es

R

LD5

VO

F IGURE 2.10 REDRESSEUR EN PONT COMPLETEMENT COMMANDE

Exemple 2-3Dans le montage en pont de la Figure 2.9 , la tension au secondaire du transformateurdalimentation est de 220 volts 50 hertz, et la charge a une impdance de 5 ohms.

Calculez:


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OFPPT/DRIF 20

a) la tension moyenne la charge pour un angle damorage de 120;b) la tension inverse de crte (T.I.C) que doivent supporter les diodes et les thyristors.

Solutions:

E moy =Emax

( cos )

1+ = E moy =220 2

1 120

+ =

( cos )O 49,36V

b) T.I.C = -Emax = -310,2V

2.2.2 Le redresseur command triphas

A) Redresseur command triphas simple alternanceCe type de montage correspond trois circuits redresseurs commands monophass

simple alternance qui fontionnent les uns aprs les autres (Figure 2.11).Le circuit de commande du redresseur doit envoyer, sur la gachette des thyristors des

impulsions dcals de 120.

Rc

e

Th2

Th3

e

e

Th1

L3

L2

L1

N

Erc3

2

1

F IGURE 2.11 REDRESSEUR COMMAND TRIPHAS SIMPLE ALTERNANCE

Tension moyenne la charge:

Lorsque langle damorage est compris entre 0 et 30, la tension la charge nest pasinterrompue. La tension moyenne la charge est donne par lquation 2.7 :

E moy =3 3

2

Emaxcos (2.7)

Quand langle damorage devient suprieur 30 , la valeur moyenne est donne parlquation 2.8 :

E moy =3

2

Emax

[ ]1 30+ + cos( ) (2.8)

Dans le cas dune charge fortement inductive, le circuit peut agir comme redresseur (Figure2.12) pour un angle situ entre 0et 90, et comme onduleur (gnrateur )pour un angle audessus de 90. Dans ce cas-ci, le circuit fournit de lnergie au rseau (Figure 2.13).


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OFPPT/DRIF 21

+

-

RcepteurMontage

redresseur

Puissance active

L1

L2

L3

F IGURE 2.12 MONTAGE REDRESSEUR

-

+

Montage

redresseur

onduleur

Gnrateur

Puissance active

L1

L2

L3

F IGURE 2.13 MONTAGE GNRATEUR OU ONDULEUR

Ce fonctionnement est utilis en traction lectrique lors du freinage des trains ;durant lapriode de freinage , les moteurs courant continu deviennent temporairement desgnratrices.

B) Redresseur triphas en pont compltement command

Le redresseur en pont de la Figure 2.14 est constitu de six thyristors qui sont

dclenchs tour de rle. On observe (Figure 2.15) que le thyristor Th1 est amorc quand laphase e1est durant la priode maximum; ensuite ,cest au tour de Th2 dtre amorc 60plustard. Le mme scnario se rpte avec les thyristors Th3 et Th4. Dans le cas de chargeinductive (moteur courant continu, on branche une diode de roue libre en parallle avec lacharge.

Ce circuit est plus utilis en industrie que le circuit prcdent car il offre un meilleurrendement


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OFPPT/DRIF 22

Erc

L3

L2

L1 Th1

Th6TH2Th4

Th5Th3

Rc

N

e

e

e

1

3

2

F IGURE 2.14 REDRESSEUR TRIPHAS EN PONT COMPLETEMENT COMMANDE

F IGURE 2.15 FORME D ONDE POUR UN REDRESSEUR TRIPHAS EN PONT COMPLETEMENTCOMMANDE

Tension moyenne la charge

La tension moyenne la charge est donne par lquation 2.9 :

E moy =3 3

Emaxcos (2.9)


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OFPPT/DRIF 23

CHAPITRE 3

Le convertisseur continu - continu (le hacheur)

Le hacheur est un commutateur statique constitu de thyristors ou de transistors quipermet de transformer une tension continue fixe en une autre tension continue variable (3.1).

Tension continue

fixe

tension continue

variable

F IGURE 3.1 CONVERTISSEUR CONTINU-CONTINU

On distingue deux types de hacheurs couramment utiliss :

les hacheurs dvolteurs : ceux-ci fournissent, avec un excellent rendement, une tensioncontinue de sortie dont la valeur est infrieure celle de la tension continue dentre.

les hacheurs survolteurs : ceux-ci permettent dobtenir une tension de sortie suprieure latension dentre.

3.1 Le hacheur dvolteurLa figure 3.2 reprsente le schma de principe dun hacheur dvolteur muni dun filtre

de sortie LC, qui dbite un courant dans une charge rsistive. Louverture et la fermeturepriodique de linterrupteur S permet de hacher la tension continue dentre pour produire unetension de sortie variable. Linductance rduit londulation du courant de charge et lecondensateur C maintient la tension de sortie sensiblement continue. La diode assure lacontinuit du courant dans la charge lorsque linterrupteur est ouvert. La forme donde lasortie du hacheur est montre la Figure 3.3

E entre Circuit de

commande

LS

CD

+

- E sortie

F IGURE 3.2 LE HACHEUR DVOLTEUR


25/129



OFPPT/DRIF 24

tcond

tbloc

E sortie

impulsion

d'amorcage

Impulsion

de blocage

Emoy

t

t

t

F IGURE 3.3 FORME D ONDE LA SORTIE DUN HACHEUR DVOLTEUR

La tension de sortie est donne par lquation :

E moy = E entretcond

Th

(3.1)

Th : priode de hachage

tcond : priode conduction du thyristor

Lamorage des thyristors aliments en courant continu ne prsente pas de difficultparticulire. Par contre, leur dsamorage ncessite des circuits supplmentaires de blocage.

Il existe de nombreux dispositifs hacheurs qui se diffrencient les uns des autres parleur circuit de blocage. Le rle de ce circuit est de forcer lextinction du thyristor principal la fin du temps de conduction. La Figure 3.4 reprsente un hacheur dvolteur dont lethyristor principal (Th1) est bloqu laide dun thyristor auxiliaire (Th2) et dun circuit LC.

R

C

L

Th2

L

D

-

+

E entre Echarge

Th1M

N

F IGURE 3.4 HACHEUR DVOLTEUR AVEC SON CIRCUIT DE DSAMORAGE


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OFPPT/DRIF 25

Pour pemettre au condensateur de se charger M(+) et N(-), le thyristor Th2 doit treamorc le premier, alors Th1 est ltat bloqu. Lorsque le condensateur est charg, lethyristor Th2 se bloque. Quand Th1 est amorc, le courant circule dans la charge, et lecondensateur se charge dans lautre polarit travers L et D. Lorsque le thyristor Th2 estamorc, une tension ngative est applique sur Th1 par le condensateur, et Th1 se bloque. Et

ensuite le cycle recommence.

3.2 Le hacheur survolteurLe schma de principe dun hacheur survolteur est illustr la Figure 3.5. Le thyristor

qui joue le rle de commutateur statique est plac en parallle avec la charge. Lorsque th1 est ltat passant, la bobine se charge travers lalimentation. Lorsque th1 bloque, la tensionapplique la charge devient la somme de la tension de la bobine et de la source. La tensionde sortie nous est donne par lquation 3.2. On retrouve ce hacheur dans certaines commandede moteurs qui permettent la rcupration dnergie sur le rseau, pendant la priode defreinage du moteur.

R

L

Th1

D1

D2 EchargeE entre

L

+

-

Circuitd'extinction

F IGURE 3.5 HACHEUR SURVOLTEUR

E moy = E entreTh

Th Tcond

(3.2)

Exemple 3.1

Un hacheur dvolteur alimente une charge rsistive de 65 partir dune batteriedaccumulateurs de 60v. Le temps de conduction est de 30% de la frquence de hachage qui

est de 500HZ. Calculez :a) la priode de hachage ;

b) le temps de conduction ;

c) la tension moyenne la sortie.

Solutions

a) TF HZ

ms= = =1 1

5002

b) tcond = 0.30 x 2ms = 0,6ms

c) E moy = 60V x 0 62, msms

= 18 V


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OFPPT/DRIF 26

3.3 Les applications des hacheurs

Les hacheurs sont utiliss dans de nombreuses applications industrielles, surtout dansle domaine de la traction lectrique. Ils alimentent et contrlent la vitesse des moteurs courant continu qui quipent les locomotives lectriques, les mtros et les vhicules batteriedaccumulateurs (charriots lvateurs, voitures lectriques et locomotives de mines).

Les hacheurs de petite puissance ( 0 100KW) sont gnralement employs dans lesvhicules lectriques batteries. Les hacheurs de puissance > 100KW sont utiliss dans leslocomotives lectriques qui fonctionnenet partir dun rseau courant continu (circuitredresseur).

CHAPITRE 4Commande de vitesse pour moteur courant continu

Les moteurs courant continu sont utiliss dans de nombreuses applications

industrielles, bien que leur construction soit plus complexe que celle des moteurs courantalternatif.

Les avantages de ces moteurs sont :

une large gamme de variations de vitesse au-dessus et au-dessous de la vitesse de rgime ; un fonctionnement avec des couples constants ou variables ; une acclration, un freinage et une inversion du sens de rotation trs rapide, ce qui est

avantageux dans le cas des appareils de levage et des machines outils ; une vitesse de rotation qui peut tre rgule par lintermdiaire dun systme de

rtroaction ; la possibilit de fonctionner comme gnrateur lors du freinage par rcupration dnergie.

4.1 Caractristiques dun moteur courant continuLa vitesse dun moteur courant continu est inversement proportionnelle au flux inducteur etdirectement proportionnelle la force contre-lectromotrice du moteur.Cette relation nous estdonne par LEquation 4-1.

NF C E M

K=

. . .

EQUATION 4-1

Le couple du moteur est proportionnel au flux inducteur et au courant de linducteur

(Equation 4-2).

C K= IAEQUATION 4-2

La puissance mcanique est proportionnelle au couple et la vitesse du moteur (Equation 4-3).

P C= 0105,

EQUATION 4-3


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OFPPT/DRIF 27

On peut faire fonctionner le moteur couple constant en variant la tension de linduit. Dans cecas, la puissance varie en fonction de la vitesse. Si on varie le flux inducteur et si lon gardela tension de linduit constante, le couple variera inversement proportionnellement la vitessedu 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 puissance constante

Nn

P

C

P C,

N

F IGURE 4-4 PUISSANCE ET COUPLE EN FONCTION DE LA VITESSE

Dans lindustrie, 90% des applications fonctionnent couple constant. Ainsi on retrouve lefonctionnement puissance constante dans les pompes, les machines outils et les systmesdenroulement.

4.2 Variateur de vitesse thyristorsLes convertisseurs alternatif- continu sont les variateurs de vitesse les plus rpandus

pour les moteurs courant continu, puisquils utilisent directement la tension du rseau. Ilssont monophass ou triphass. Les ponts monophass sont utiliss dans les variateurs defaible puissance (jusqu 10kw environ). Ils comprennent soit un pont complet de quatrethyristors (Figure 4-5) ou un pont mixte deux thyristors et deux diodes. Les ponts triphasssont employs pour les puissances suprieures 10kw. On peut choisir un pont complet sixthyristors ou mixte trois thyristors et trois diodes.

D1

D3

D2

D4

A+

A-

F+

F-

Mtension

c.a

th1 th2

th3 th4

tension

c.a

F IGURE 4-5 REDRESSEUR THYRISTORS MONOPHASS


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OFPPT/DRIF 28

4.3 Variateur de vitesse rversibleUn variateur est rversible lorsquil permet un changement rapide du sens de marche.

Cela ncessite une commande quatre cadrants. La Figure 4-6 reprsente les quatre cadrantsdans lesquels un variateur rversible peut fonctionner. La vitesse est indique sur laxehorizontal et le couple, sur laxe vertical.

1

43

2 +

+

-

- NN

NN

NN

C

C

N: vitesse

C: couple

F IGURE 4-6 REPRSENTATION DES QUATRE QUADRANTS DU COUPLE ET DE LA VITESSE

Premier quadrant : Le moteur fonctionne dans le sens direct. Le couple et la vitesse sontpositifs.

Deuxime quadrant : Le moteur fonctionne en sens inverse (vitesse ngative) et le couple estpositif (priode de freinage ou rcupration)

Troisime quadrant : Le moteur fonctionne en sens inverse et le couple est ngatif.Quatrime quadrant : Le couple est ngatif et la vitesse est positive (priode de freinage ourcupration).

Droulement dun cycle normal :

Dmarrage dans le sens direct (quadrant 1) ; freinage et rcupration (quadrant 4).Dmarrage dans le sens inverse (quadrant 3) ; freinage et rcupration (quadrant 2).

Pour raliser un variateur de vitesse rversible quatre quadrants, on utilise le montage de laFigure4-7 qui est constitu de deux ponts thyristors.

Mtension c.a

Pont 1 Pont 2

F IGURE4-7 REDRESSEUR RVERSIBLES THYRISTORS


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OFPPT/DRIF 29

4.4 Rgulation de vitesse

Les variateurs de vitesse permettent non seulment de contrler la vitesse et dinverserle sens de rotation, mais aussi dasservir la vitesse, soit en la maintenant gale une valeurdtermine, quel que soit le couple rsistant exerc sur larbre. Le schma synoptique de la

Figure 4-8 prsente les principaux lments dun variateur de vitesse pour un moteur c.c excitation spare.

Unit de

commande Redresseur

contrl

Alimentation c.a

Moteur c.c

Charge

Capteur

Seuils limites

Consigne de vitesse Impulsiond'amorage

Tension continuevariable

Signal de rtroaction

Redresseur

contrl

Mesure de lavitesse

F IGURE 4-8 DIAGRAMME SYNOPTIQUE D UN VARIATEUR DE VITESSE POUR UN MOTEUR

C .C

Le systme comprend :

un module de commande qui est constitu dun rgulateur de vitesse, un circuitdamorage thyristors et des circuits pouvant rgler la vitesse de rotation, lacclration,la dclration, le courant dinduit maximum et le couple maximum. Tous ces rglages

peuvent se faire laide de potentiomtres sil sagit de carte analogique ou dunmicroprocesseur dans le cas de variateur numrique .

un capteur de vitesse transmettant un signal proportionnel la vitesse du moteur . Cecapteur est soit une gnratrice tachymtrique qui est entrane par le moteur ou un disquecod, utilis pour le comptage associ un convertisseur frquence-tension.

un module de commande qui ajuste langle damorage des thyristors en fonction de lavitesse du moteur.

On retrouve deux mthodes permettant la rgulation de vitesse dun moteur courant continu,soit :

par gnratrice tachymtrique ; par tension dinduit ou f.c..m.


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OFPPT/DRIF 30

4.5 Rgulation par gnratrice tachymtrique

Celle-ci, place en bout darbre du moteur, fournit une tension proportionnelle lavitesse de rotation. Le rgulateur agit pour que cette tension (la vitesse de rotation) soit gale la tension de consigne. Cette mthode permet davoir une trs grande prcision, de 0,1%

pour une variation de charge importante.

La Figure 4-9 montre les diffrents lments dune boucle de rgulation utilisant unegnratrice tachymtrique.

M

B

Av

Rampe Comparateur

d'erreur

Rgulateur

de vitesse

Circuit

d'amorageCircuit de

puissance

Moteur

c.c

Gnratrice

tachimtrique

Consigne

de

vitesse

F IGURE 4-9 ASSERVISSEMENT DE VITESSE D UN MOTEUR C .C

La rampe(Figure 4-10)Cette fonction transforme un chelon de tension dentre en une tension de sortie

variable linaire. Elle se compose dune faon gnrale dun intgrateur reboucl sur un comparateur qui pe

-

+

+

-

R C

Consigne Ve

Vs

Ve

t

t

Vs

F IGURE 4-10 CIRCUIT DE LA RAMPE D ACCLRATION


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OFPPT/DRIF 31

Le comparateur(Figure 4-11)Cest un amplificateur de diffrence qui compare la consigne la tension provenant de

la gnratrice tachymtrique. Cette diffrence donne lerreur entre ces deux valeurs au rgulateur.

R1=R2=R3=R4+

-

R1

R4

R3

R2Rampe

Tach.

F IGURE 4-11 COMPARATEUR D ERREUR

Le rgulateur(Figure 4-12)

Le rgulateur est de type proportionnel, intgral (PI). La partie proportionnelle permetune correction rapide de lerreur, tandis que la partie intgrale corrige tant quil y a une erreur.

Cette correction agit sur le circuit damorage.

-

+

R1

R2 C

Comparateur

d'erreur Circuit

d'amorage

Eerreur

E sortie

F IGURE 4-12 RGULATEUR PI


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OFPPT/DRIF 32

Circuit damorage(Figure 4-13)

Cest un circuit qui permet damorcer un moment bien prcis le ou les thyristors quialimentent le moteur.

Ce circuit gnre une rampe qui est synchronise sur le secteur, celle-ciest compare la tension provenant du rgulateur. La sortie du comparateur permet un

gnrateur dimpulsions de commander les thyristors avec un angle pouvant varier entre 0et180.Lisolation entre le circuit damorage et les thyristors se fait par transformateurdmpulsion.

-

+

Gnrateur

de rampe

Syncro.

Rgulateur

Comparateur Gnrateur

d'impulsion

Gachette des

thyristors

Synchro

Gnrateur

d'impulsion

Rgulateur

Rampe

F IGURE 4-13 CIRCUIT D AMORAGE

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OFPPT/DRIF 33

4.6 Rgulation par tension darmature

Avec cette mthode, la variation de vitesse est mesure par la tension dinduit dumoteur (f.c.e.m.) (Figure 4-14). Un circuit de compensation (RI) est ncessaire cause de larsistance interne du moteur. La prcision obtenue pour la vitesse est de 1 2% ; la prcisiondevient mauvaise pour les faibles vitesses.

La mesure est prise partir dun rseau rsistif ou dune carte lectronique disolation.

MAv

Rampe Comparateur

d'erreur

Rgulateur

de vitesse

Circuit

d'amorageCircuit de

puissance

Moteur

c.c

Consigne

de

vitesse

Mesure

de la

f.c..m

R.I

F IGURE 4-14 RGULATION PAR FORCE CONTRE -LECTROMOTRICE

Limitation de courant (Figure 4-15)

Pour protger le moteur contre les surcharges, un dispositif de commande maintient lecourant dinduit en dessous dune valeur limite. Lorsque la valeur limite est atteinte, lesimpulsions de gachette sont retardes, entranant une baisse de tension de sortie du pontredresseur. Cette valeur limite de courant est dtermine en fonction du couple maximal

souhait et de lintensit maximale autorise dans le moteur.Les principales mthodes de mesure de courant sont :

les transformateurs de courant alternatif ; les capteurs effet Hall ; les rsistances en srie avec larmature du moteur. Ces dernires sont peu employes, car

elles empchent lisolation galvanique entre le circuit de commande et celui de puissance .

Circuit de

puissance

M

Circuit

d'amorage

Av

Rgulateur

de vitesse

AI

Rgulateur

de courant

BGnratrice

tachimtrique

Consigne

de

vitesse Rampe

+

-

+

-

T.I

Mesure du

courant

Boucle de courant

Boucle de vitesse

F IGURE 4-15 ASSERVISSEMENT AVEC LIMITATION DE COURANT


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OFPPT/DRIF 34

4.7 Variateur de vitesse Rectivar 4

4.7.1 DiscussionLes variateurs de vitesse RTV-44 (Figure 4-16) de Tlmcanique sont destins la

rgulation de vitesse des moteurs courant continu excitation spare ou aimants

permanents, partir dun rseau alternatif monophas. La commande peut tre ralis partirdune carte analogique ou dun microprocesseur. Ces variateurs sont rversibles, double pontet fonctionnent dans les 4 quadrants du plan couple/vitesse. Ces variateurs peuvent contrlerdes moteurs ayant une capacit comprise entre 0,65KW et 1770 KW.

F IGURE 4-16 RECTIVAR 4

4.7.2 Schma fonctionnel

La Figure 4-17 nous met en relief le schma fonctionnel du variateur RECTIVAR 4

F IGURE 4-17 SCHMA FONCTIONNEL


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OFPPT/DRIF 35

4.7.3 Caractristiques lectriques

F IGURE 4-18 CARACTRISTIQUES LECTRIQUES

4.7.4 Raccordement

La figure (Figure 4-19) nous montre le raccordement lectrique suggr par lemanufacturier, pour un fonctionnement dans les deux sens de marche et avec changement dela consigne de vitesse par un potentiomtre. La lecture de vitesse du moteur est prise laidedune dynamo-tachimtrique.

F IGURE 4-19 CIRCUIT DE RACCORDEMENT

4.7.5 Carte de contrle

La Figure 4-20 montre le schma de la carte de contrle du variateur. On retrouve surcette carte :

les cavaliers qui servent configurer le variateur ; les potentiomtres de rglage ; les indicateurs dtats ; un relais de validation et un relais affectable.Elle regroupe les fonctions suivantes :

une rgulation de vitesse action proportionnelle et intgrale ; une rgulation de courant ; une logique dinversion ; une limitation de courant ; n circuit dallumeur trains dimpulsions ;


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OFPPT/DRIF 36

une rampe avec temps dacclration et de dclration rglables sparment.

F IGURE 4-20 CARTE DE CONTRLE

4.7.6 Choix dun variateur pour un convoyeur transportant des agrgats

F IGURE 4-21 CONVOYEUR AGRGATS


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OFPPT/DRIF 37

Caractristiques :

dbit maximal du tapis, Q = 50t h ; charge au mtre linaire, ml = 120Kg/m ;

diamtre des tambours, d = 0,4 m ; couple rsistant en charge Cr = 590 Nm ; rseau monophas de 220v, 50Hz.

Solution :

Vitesse du tapis :

VQ

ml

x kg h

kg mm h m s= = = =

50 10

120416 0 116

3 /

// , /

Vitesse de rotation des tambours

wV

r

m s

mrad s= = =

0116

0 20580

, /

,. /

Nw

tr=

=

=60

2

0 580 60

6 285 54

,

,, / min

Puissance utile du tapis :P C W W1 590 0 58 342= = =,

Calcul du rducteurSi lon choisit un moteur qui tourne 1000 tr/min, le rapport de rduction est gal :

RN

NMOT

TAMBOUR

= = =1000

5 54180

,

Puissance utile au variateur si le rendement du moteur est de 0,91

PP

nW2

1 342

0 91376= = =

,

Le choix se porte sur un Rectivar RTV-04V60M.

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OFPPT/DRIF 38

4.7.7 Schma synoptique

F IGURE 4-22 SCHMA SYNOPTIQUE

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OFPPT/DRIF 39

4.7.8 Maintenance du variateur RECTIVAR 4

Il est important de procder une installation minutieuse si lon veut viter un dfaut defonctionnement. Un mauvais contact, une connexion dfectueuse peuvent crer le dfaut defonctionnement. Il est important de suivre la procdure dinstallation qui est indique dans lemanuel de service du manufacturier. Les pannes quon peut retrouver sont :

Le moteur ne tourne pas ; mauvaise rgulation : la vitesse chute en fonction de la charge ; instabilit du moteur ; le rglage de la vitesse est impossible ; les fusibles fondent.Pour le dpannage, il est recommand de se munir dun appareil de mesure ou de contrlesoit :

un ampremtre ou une pince ampremtrique ; un voltmtre ou un multimtre ; un ohmmtre ou une sonnette ; un oscilloscope.Le tableau 2-3 nous donne les diffrentes pannes et les vrifications faire sur la carte decontrle, la carte de puissance et sur le moteur pour un branchement avec dynamo-tachimtrique ou par tension darmature.

TA B L E A U 4-1 PR O C D U R E D E D PAN N AG E

Dfauts Vrifier sur le variateur

carte de contrle carte de puissance

Vrifier le retour de vitesse avec

D.T tension darmature

Vrifier sur le moteur

le moteur ne tourne pas le rglage de lalimitation Ia

la liaison 0V-RUN et0V-INR ; la rfrence 0-10V aux

bornes 0V et E1

la tension rseau ; les fusibles.

- - la tensiondexcitation F1+ et

F2- ; usure des balais ; que le moteur nest

pas cal ;

Le moteur tourne par coups

Le rglage des gains SPP etSPI

le pont de puissance - la compensation dechute RI.

les balais du moteur

Le moteur semballe - la position du cavalierF ;

le pont de puissance

La position ducavalier H ;

le retour DT auxbornes RNA etRNB

la position ducavalier H enHO-HU ;

le retour detension

la tension dexcitation.

Instabilit Le rglage des gainsSPP et SPI ;

la position du cavalierH.

- Laccouplement DT -moteur

la compensation dechute RI.

Mauvaise rgulation - - la compensation dechute RI.

la valeur de tensionnominale dinduit

Le rglage de la vitesseest impossible

La consigne 0-10V auxbornes 0Vet E1

le pont de puissance - - -

Fusion des fusibles les raccordements(court-circuit ou dfautde masse) ;

le pont de puissance.

- - les raccordements(court-circuit ou dfautde masse)

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OFPPT/DRIF 40

Vrification du pont de puissance

Placez le variateur hors tension, dconnectez AL1, AL2, M1, M2 et vrifiez la continuit dupont en tenant compte que 2 cas peuvent se prsenter :

1- Thyristor ouvert ; vrifier chaque thyristor .

2- Thyristor en court-circuit ; le montage tant ponts anti-parallles, il ne sera possible dedterminer sil sagit du pont A ou du pont B quaprs le dmontage de lun deux.

En cas de dfaut, dbrancher les cathodes des composants et :

sonnez le cblage puissance ; sonnez chaque composant (voir Figure 0-23) ; remplacez le ou les composants dfectueux.

F IGURE 0-23 C IRCUIT DE TEST

La vrifacation peut se faire avec un ohmmtre ou une lampe et une batterie. La lampe

sallume lorsque la gachette et lanode sont connectes, et reste allume lorsque londbranche la gachette.

Vrification du circuit dexcitation

Le circuit dexcitation est situ sur la carte de puissance. Enlevez la carte de contrle etdconnectez F1 et F2. Vrifiez lohmmtre les 4 diodes du pont. Remplacez la carte

puissance concerne en cas de dfaut.

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OFPPT/DRIF 41

4.8 Variateurs de vitesse avec hacheur

Les variateurs de vitesse avec hacheurs sont particulirement utiliss pour quiper lesmoteurs de traction aliments soit partir dune ligne en courant continu (train lectrique) ou partir dune batterie daccumulateurs (vhicule lectrique). Le hacheur est utilisuniquement avec le moteur srie (Figure 4-24), tandis que les variateurs thyristors sont

utiliss avec les moteurs shunt ou aimant permanent.

Batterie

d'accumulateurs

M

Th1Th2

Th3

C1

L

D1Moteur

srie

F IGURE 4-24 CIRCUIT D UN HACHEUR DE COURANT

CHAPITRE 5Le convertisseur continu - alternatif (londuleur)

Un onduleur est un convertisseur statique capable de transformer lnergie dunesource de tension continue en une tension alternative. Il sagit dun dispositif lectroniquequi accomplit la fonction inverse du redresseur (Figure 5.1). Nous distinguons deux grandescatgories donduleurs : les onduleurs autonomes et les onduleurs non autonomes.

Les onduleurs autonomes(ou oscillateurs) sont capables de gnrer leur propre frquence etleur propre tension alternative.Dans ces ondulers la commutation des tyristors estforce.

Les onduleurs non autonomes ont la particularit que la frquence et la tension alternative

sont imposes par le rseau quils alimentent.Dans ces onduleurs la commutation estnaturelle(dans le sens que ce sont les tensions alternatives du rseau qui effectuent le transfertdu courant dun thyristor lautre).

On traitera dans ce chapitre uniquement des onduleurs autonomes.

Courant continu

Courant alternatif

frquence fixe ou variable

F IGURE 5.1 REDRESSSEUR CONTINU-ALTERNATIF


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OFPPT/DRIF 42

5.1 Classification des onduleurs autonomes

Les onduleurs autonomes se classent en deux groupes :

Onduleurs frquence fixe :ceux-ci sont utiliss comme alimentation de scurit dans lescentre hospitaliers, les centrales tlphoniques, les ordinateurs, etc. Ces onduleurs sontaliments partir dune batterie daccumulateurs.

Onduleurs frquence variable : ceux-ci sont aliments en courant continu partir durseau alternatif par lintermdiaire dun redresseur. Ils fournissent des tensions defrquence et damplitude variables utilises pour contrler la vitesse de moteurs courantalternatif.

Les onduleurs autonomes se classent aussi daprs la forme donde de leur tension de sortie :

Onduleurs onde rectangulaire (Figure 5.2) : Londe de sortie est rectangulaire.Lamplitude de londe de sortie dpend de la valeur de la tension dentre.

t

E

F IGURE 5.2 FORME D ONDE RECTANGULAIRE

Onduleurs en crneaux de largeur variable (Figure 5.3) : Londe de sortie estconstitue par des crneaux rectangulaires alternatifs et spars par une zone morte tension nulle. La tension de sortie varie si on agit sur la dure des crneaux.

t

E

F IGURE 5.3 FORME D ONDE EN CRNEAUX

Onduleurs modulation dimpulsion (PWM)1(Figure 5.4). Londe de sortie est formede trains dimpulsions positifs et ngatifs, de largeur et despacement variable. Larsultante de la forme de sortie se rapproche dune sinusode.

t

E

F IGURE 5.4 FORME D ONDE MODULATION DE LARGEUR D IMPULSION

1PMM= Pulse Width Modulation; Width= largeur


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OFPPT/DRIF 43

5.2 Londuleur monophas

5.2.1 Londuleur monophas thyristors et transformateurLonduleur de la Figure 5.5 comprend deux thyristors, un transformateur point

milieu, un condensateur de commutation C et une inductance srie L. Les deux thyristors,Th1 et Th2, sont ltat passant tour de rle, ce qui produit des impulsions de courant desens inverse, I1 et I2, dans les deux moitis du primaire du transformateur. On obtient, ausecondaire du transformateur, une tension alternative de forme rectangulaire (Figure 5.6). Lecondensateur de commutation C empche les deux thyristors de laisser passer le courant enmme temps, de sorte quil provoque le blocage dun thyristor lorsque lautre samorce.

Linductance de lissage L tend garder un courant constant dans le circuit. Ilen rsulte que les courants I1 et I2 sont gaux et de forme rectangulaire. Pour fairevarier la frquence de londuleur, il suffit de changer la frquence des signauxappliqus sur les gachettes. On peut obtenir une frquence comprise entre quelqueshertz et 5 Khz, selon les caractristiques du transformateur et des thyristors.

Th1 Th2

charge

E C

L

I2I1

F IGURE 5.5 ONDULEUR AUTONOME MONOPHAS

F IGURE 5.6 FORME D ONDE D UN ONDULEUR MONOPHAS


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OFPPT/DRIF 44

5.2.2 Londuleur monophas en pont

Londuleur monophas en pont de la Figure 5.7 comprend quatre thyristors ou quatretransistors utiliss comme interrupteurs lectroniques ainsi que quatre diodes de rcuprationmontes en parallele inverse aux bornes des thyristors. Les circuits de blocage des thyristorsne sont pas reprsents sur la figure..

Th1D1

D2

E sortie

Th4

Th3

Th2

D3

D4R L

E

F IGURE 5.7 ONDULEUR MONOPHAS EN PONT

Commande symtriqueDans le cas dune commande symtrique (Figure 5.8), lamorage des thyristors Th1 et Th4 alieu en mme temps, et il en est de mme pour Th2 et Th3. La tension de sortie estrectangulaire, et sa valeur efficace est gale E.

FIGURE

5.8FORME D

ONDE POR UNE COMMANDE SYMTRIQUE


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OFPPT/DRIF 45

Commande dcaleDans le cas dune commande dcale, les quatre thyristors sont amorcs et bloqus selon lasquence indique la Figure 5.9. La tension de sortie est gale E lorsque Th1 et Th4laissent passer le courant en mme temps, et elle est gale -E quand Th3 et Th2 sont ltat

passant en mme temps. Il y a deux intervalles durant lesquels la tension de sortie est nulle.La tension de sortie a la forme de crneaux spars par des intervalles dont la largeur estajustable. En variant langle de dcalage, on fait varier la valeur efficace.

F IGURE 5.9 FORME D ONDE POR UNE COMMANDE DCALE

5.3 Onduleurs triphass autonomes

La Figure 5.10 reprsente le montage de principe (sans les circuits de commande desthyristors) dun onduleur triphas autonome qui peut alimenter des charges triphasesquilibres qui sont groupes en toile ou en triangle. Dans ce montagee, trois thyristors sonten conduction chaque instant. Deux thyristors dun mme bras Th1 et Th4 sont amorcs 180 de dcalage. Les thyristors des bras voisins sont amorcs 120 de dcalage des autres

bras. La tension de sortie rsultante est en forme de crneaux et dphase de 120.

Th1 Th3 Th5

Th4 Th6 Th2

E

D1 D3 D5

D4 D6 D2

Ra

Rb

Rc

charge triphase+

_

F IGURE 5.10 ONDULEUR AUTOMOME TRIPHAS AVEC THYRISTORS


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OFPPT/DRIF 46

Pour des puissances plus petites, on peut remplacer les six thyristors par des transistors(Figure 5.11) qui ne ncessitent pas de circuits dextinction utiliss avec les thyristors.

T1 T3 T5

T4 T6 T2

E

D1 D3 D5

D4 D6 D2

Ra

Rb

Rc

charge triphase+

_

F IGURE 5.11 ONDULEUR AUTOMOME TRIPHAS AVEC TRANSISTORS

5.4 Application des onduleurs autonomes

Les onduleurs autonomes frquence fixe sont surtout utiliss dans les alimentationsde scurit qui se subtituent automatiquement au rseau alternatif en cas de panne de courant.Ces alimentations de secours sont appelles UPS (Uninterruptible Power Supplies). La Figure5.12 donne le schma de principe dun UPS.

Redresseur

chargeur

batterie

d'accumulateurs

Groupe

lectrogne

moteur disel et

alternateur

Onduleur

autonome

frquence fixe

c.cc.a c.a

Rseau triphas

F IGURE 5.12 ALIMENTATION DE SECOURS (UPS)

Le systme comprend : Un redresseur chargeur rgul qui charge la batterie daccumulateurs, tout en fournissant le

courant ncessaire londuleur. Une batterie daccumulateurs qui assure le fonctionnement autonome de londuleur lorsque

le rseau alternatif est interrompu. Un onduleur autonome qui fournit une tension de sortie alternative sinusodale rgule la

frquence de 50 Hz avec un taux dharmoniques qui est infrieur 5%. Des commutateurs lectromcaniques qui permettent de relier le rseau ou londuleur la

charge. Un gnrateur diesel qui dmarre aprs un court dlai lors de la panne de courant et qui

sarrte lorsque le courant est rtabli.


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OFPPT/DRIF 47

Les alimentations de secours sont surtout utiliss pour alimenter des quipements quirequirent un fonctionnement permanent. Les applications les plus courantes sont : lalimentation dordinateurs ; les systmes de guidage davion (radio, radar). ; le fonctionnement des blocs opratoires dans les hpitaux ;

lclairage de scurit de salle de confrence ; les circuits dalarme contre les incendies.Les onduleurs frquence variable sont surtout utiliss dans :

La commande de vitesse des moteurs alternatifs gnralement asynchrones. lalimentation dozoneurs, de gnrateurs ultra son et de fours induction.

5.5 Londuleur frquence variableLa mthode la plus utilise pour varier la vitesse dun moteur triphase est sans aucun

doute celle utilise par londuleur autonome frquence variable.

Dans ce type de variateurs, diffrents montages sont utiliss, et chacun deux prsentedes avantages et des inconvnients selon le domaine dapplication. On retrouve :

londuleur autonome source de tension ; londuleur modulation de largeur dimpulsion (M LI) .

5.5.1 Londuleur autonome source de tensionCe variateur de vitesse est constitu dun redresseur triphas thyristors compltement

commands, suivi dun filtre de tension (inductance et condensateur) et dun onduleurautonome thyristors ou transistors (Figure 5.13).

+

L

C

Unit de commande et

d'allumage

3

Redresseurcontrl

Filtre

Onduleur autonome

Tension

approprie

Frquence

approprie

Consigne de vitesse

Seuils limites:

acc.,dc.,vit.max.,Ilim.,etc

A

CB

L1

L3L2

F IGURE 5.13 ONDULEUR TENSION VARIABLE


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OFPPT/DRIF 48

Afin de maintenir un couple constant la charge, le redresseur fournit londuleur unetension qui est proportionnelle la frquence. Le rapport entre la tension et la frquence estun paramtre quil est possible dajuster selon lapplication..

La Figure 5.14 montre la courbe tension-frquence pour un fonctionnement normal, latension augmente de faon linaire jusqu la frquence nominale (50H) et reste constante au-

dessus de 50Hz. De 0 50Hz, on a un fonctionnement en couple constant et lorsque lafrquence est suprieure 50Hz, le couple diminue mais la puissance reste constante.

V

F

V

Fhz

volts

Fnom.

F IGURE 5.14 COURBE TENSION-FRQUENCE

La commutation de londuleur autonome produit aux bornes du moteur une tensionalternative de forme rectangulaire. La dure de chaque alternance est de 120, et lamplitudeaugmente avec la frquence. La Figure 5.15 reprsente la forme donde entre deux phases dumoteur.

o

Eab

120

F IGURE 5.15 FORME D ONDE DE SORTIE D UN ONDULEUR TENSION VARIABLE

Laction de londuleur peut tre simul par trois interrupteurs de la Figure 5.16. Lasquence douverture et de fermeture qui est rgle par lunit de commande est donn auTableau 5.1. La squence de commutation se fait en 6 tapes (intervalle de 60), aprs quoi lecycle recommence. Les tensions alternatives qui en rsultent sont montres la Figure 5.17.


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OFPPT/DRIF 49

Th1

-

+

Th6

Th3Th2

Th4

A B C

Th5

3

F IGURE 5.16 CIRCUIT QUIVALENT DE L ONDULEUR

TABLEAU 5.1 COMMUTATION DES THYRISTORS

Thyristors t1 t2 t3 t4 t5 t6

Th1 x x x

Th2 x x x

Th3 x x x

Th4 x x x

Th5 x x x

Th6 x x x

Eab

Ebc

Eca

F IGURE 5.17 TENSION AUX BORNES DU MOTEUR


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OFPPT/DRIF 50

Ce systme dentranement permet de faire varier simultanment la vitesse deplusieurs moteurs. Il peut alimenter des moteurs asynchrones et synchrones. Dans ce derniercas, on peut faire varier la vitesse dun groupe de moteurs avec grande prcision.

En pratique, la vitesse est variable dans un rapport de 1 10. Les moteurs ont unecapacit typique comprise entre 15Kw et 230Kw.

5.5.2 Londuleur autonome modulation de largeur dimpulsion (MLI)Les onduleurs source de tension gnrent des tensions et des courants dont la

composante harmonique est relativement leve. Ces harmoniques produisent des couplespulsatifs. Quand le moteur tourne une vitesse relativement leve, ces pulsations sontamorties par linertie mcanique. Cependant, basse vitesse, elles peuvent produire unevibration considrable. Dans certaines applications, comme les machines outils, ces vibrationssont inacceptables si la haute prcision est recommande. Dans ce cas, un systmedentranement utilisant un onduleur modulation de largeur dimpulsion (MLI) est la

solution.Ce type de variateur est compos (Figure 5.18) dun pont redresseur qui produit une

tension constante, dun filtre et dun onduleur thyristor ou transistor. Grce aux signauxmis par lunit de commande dallumage, londuleur gnre une srie dimpulsions detension positives damplitude constante, suivies par une srie dimpulsions semblables maisde signe contraire (Figure 5.19). La largeur de ces impulsions et les intervalles les sparantsont ajusts de sorte que la forme donde se rapproche dune sinusode. basse frquence, lesimpulsions sont moins larges ce qui donne une tension efficace moins grande permettant degarder le rapport tension frquence constant.

+

L

C

Unit de commande et

d'allumage

CPU

3

Redresseur

fixe

Filtre

Onduleur autonome

Frquence

approprie

Consigne de vitesse

Seuils limites:

acc.,dc.,vit.max.,Ilim.,etc

A

CB

L3

L1L2

F IGURE 5.18 ONDULEUR MLI


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OFPPT/DRIF 51

Eab

t

F IGURE 5.19 FORME D ONDE DE SORTIE D UN ONDULEUR MLI

La commande de londuleur MLI est effectue par ordinateur. Le logiciel tientcompte de lamplitude et de la frquence dsires, et ajuste la largeur et le nombredimpulsions en consquence, de faon optimiser la performance du moteur. La frquencede dcoupage ou porteuse peut tre suprieure 10 Khz dans certain variateur. On utilise cetype dentranement pour commander les moteurs dinduction dont la puissance est compriseentre 500w et 500Kw. Le rapport des vitesses peut tre aussi lev que 100 1.

Les variateurs MLI de basse puissance utilisent des transistors IGBT InsulatedGate Bipolar Transistor . Leur circuit quivalent correspond un transistor bipolairecombin un transistor MOS (Figure 5.20). Ce transistor permet une rponse en frquence

jusqu 20Khz. et peut supporter des courants pouvant atteindre 600A. Il existe des pontsonduleurs six transistors de puissance IGBT. Ces ponts sont appels IPM IntelligentPower Module (Figure 5.21).

F IGURE 5.20 SYMBOLE D UN TRANSISTOR IGBT

F IGURE 5.21 MODULE IPM

Remarque: Il est important de souligner quun onduleur autonomepeut fournir une puissanceactive et une puissance ractive la charge. Par contre, un onduleur non autonomeabsorbetoujours de la puissance ractive du rseau auquel il est connect.

5.6 Variateur de vitesse ALTIVARLe variateur de vitesse ALTIVAR de Tlmcanique (Figure 5.22) est un

convertisseur de frquence destin lalimentation des moteurs asynchrones triphass cage,dans une gamme de puissance de 500w 100Kw selon le modle. Ils fonctionnent suivant le


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OFPPT/DRIF 52

principe MLI. Cette technique assure une rotation des moteurs rgulire et sans coup bassevitesse.

LAltivar 16 est munis dun microprocesseur 16 bits qui est lorgane de contrle, et londuleurest un IPM. La programmation des paramtres de rglage et de configuration est ralise

partir dun logiciel qui charge dans le variateur laide dune interface. RS232

F IGURE 5.22 VARIATEUR DE VITESSE ALTIVAR 16

Les paramtres de rglage standard sont :

lacclration ; la dclration ;

la vitesse minimum ; la vitesse maximum ; le rapport tension/frquence ; la protection thermique ( Ith).

5.6.1 Caractristiques lectriques

La Figure 5.23 donne les caractristiques du variateur pour diffrentes puissances demoteurs.


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OFPPT/DRIF 53

F IGURE 5.23 CARACTRISTIQUES LECTRIQUES

5.6.2 Raccordement du variateurLe variateur peut tre aliment partir dun rseau triphas de 380V ou 220V

monophas selon la puissance (Figure 5.24).

La consigne de vitesse peut tre donne partir dun potentiomtre de 2Kou dunsignal de procd (4-20) mA.

Le sens de marche est tabli par des contacts extrieurs pouvant tre des interrupteurs,

des relais ou un automate programmable. Des contacts de relais (internes aux variateurs)donnent ltat de celui-ci (ils sont utiliss pour signaler distance ltat du variateur).

Un module de freinage et une rsistance peuvent tre rajouts aux variateurs dans lecas de freinage excessif (charge forte inertie). Ceci empche que lnergie soit absorbe parle variateur durant la priode de freinage. Enfin, il est recommand dutiliser un filtre entrelalimentation et le variateur, et un autre entre le variateur et le moteur pour liminer le bruitet les harmoniques qui sont engendrs par le dcoupage haute frquence du signal de sortie.


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OFPPT/DRIF 54

F IGURE 5.24 RACCORDEMENT DU VARIATEUR

5.6.3 Loi tension- frquence

En plus des rglages de base, il est possible de programmer trois types diffrents delois tension-frquence, soit : n, p, l (Figure 5.25).

n : Applications courantes couple constant (machines moyennement charges

p : Applications couple variable (pompes, ventilateurs)

l : Machines fortement charges basse vitesse

E

F

l

n

p

Fnom.

volts

hz

F IGURE 5.25 COURBE TENSION-FRQUENCE

5.6.4 Maintenance du variateur de vitesse ALTIVAR 16Le variateur de vitesse ALTIVAR 16 ncessite un minimum de maintenance. Le

variateur est muni dune protection contre les courts-circuits, les surcharges, les surtensions etles sous-tensions. Il est possible, en utilisant un module de visualisation (en option) ou lelogiciel, de voire les codes de dfaut indiquant les diffrentes pannes. En cas de pannes, levariateur se vrrouille et un indicateur lumineux sur le devant du variateur sactionne. Le

tableau 5-2 indique les codes de dfaut possibles avec les causes probables et les procduresde dpannage.


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TA B L E A U 5-2 T A B L E A U D E D P A N N A GE

Codes Causes probables Procdures de dpannage

Afficheurteint

absence de tension ; tension trop faible. Vrifier : la tension ;

les fusibles ou le disjoncteur ; la squence dalimentation ; le raccordement des bornes L1, L2, (L3) .

PhF absence phase rseau ; variateur non aliment ; fusion fusible puissance ; coupure rseau (t>200ms)

Vrifier :

la tension ; les fusibles ou le disjoncteur ; la squence dalimentation ; le raccordement des bornes L1, L2, (L3) ; le pont redresseur.

USF rseau trop faible ; baisse de tension passagre.

Vrifier :

la tension dalimentation ; le raccordement.

OSF rseau trop fort. Vrifier : la tension dalimentation ; la configuration FrS (50 ou 60 Hz).

OLF Surcharge :

dclenchement thermique par surcharge prolonge du moteur.

Vrifier le rglage ItH par rapport au courant nominal dumoteur. Le rarmement est possible aprs 7 minutes environ.Couper lalimentation puis remettre le variateur sous tension.

OBF Surtension ou

surintensit due un feinage trop brutal ou une chargeentraimante (couple pulsatoire) mme avec une option freinage.

Augmenter le temps de dclration. Optimiser le gain Ufr . Adjoindre le rsistance de freinage ou loption frein si

ncessaire.

drF Surintensit :

court-circuit ou mise la terre en sortie du variateur ; surchauffe du module IPM ;

sous- alimentation de la commande du module IPM ; rgime transitoire excessif ; court-circuit interne.

Mettre hors tension, vrifier les cbles de liaison etlisolement du moteur, variateur dbranch .

Augmenter le temps dacclration ou de dclration . Vrifier ltat de charge et la temprature ambiante

produite . Rarmer.

CrF Dfaut de commande de fermeture du relais de charge descondensateurs.

Dfaut freinage.

InF Reconnaissance calibre.

dfaut de connectique interne.

Vrifier la connectique interne aprs coupure delalimentation et dcharge des condensateurs (1mn voyantvert teint) .

Remettre le variateur sous tension.

EEF Erreur de mmorisation du EEPROM.

SLF Communication rompue avec le variateur. Vrifier la connexion de ladditif visualisation.

5.7 Application dun variateur frquence variable

Lapplication qui suit donne lavantage dutiliser un variateur de vitesse dans une station depompage.

5.7.1 Station de pompage avec rducteur de pression, sans variateur

Afin de conserver une pression du rseau (Pr) constante ( Figure 5.26), lerducteur de pression sajuste en fonction de la demande des usagers et la pompe fonctionne

plein rgime tout le temps. Lexcs deau est renvoy au rservoir dorigine, do il enrsulte une perte dnergie.


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usagers

Panneau de

contrle

Moteur

c.a

Rservoir d'eau

stock

Rgulateur

pompe Pr

Rducteur de

pression

Alimentation

triphase

retour d'eau

excdentaire

F IGURE 5.26 STATION DE POMPAGE SANS VARIATEUR

5.7.2 Station de pompage avec variateur

Dans ce cas, la rgulation de la pression du rseau se fait laide du capteur de pression et du

variateur de vitesse(Figure 5.27). Celui-ci dlivre au moteur la puissance ncessaire afin desajuster la demande, do il en rsulte une conomie dnergie.


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Moteur

c.a

Rservoir d'eau

stock

Rgulateur

pompe

Panneau de

contrle

Alimentationtriphase

VariateurATV16

capteur de

pression

Signal 4-20ma

usagers

F IGURE 5.27 STATION DE POMPAGE AVEC VARIATEUR


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CHAPITRE 6Le convertisseur alternatif- alternatif

Ce dispositif ( Figure 6.1) permet de convertir une tension alternative frquence

fixe en une tension alternative tension variable (gradateur) ou frquence variable(cycloconvertisseur).

Tension alternative

monophase ou triphase

Onde alternative tension

et frquence variable

F IGURE 6.1 CONVERTISSEUR ALTERNATIF -ALTERNATIF

6.1 Le gradateur

Un gradateur est un dispositif qui permet de contrler la puissance alternative fournie des charges rsistives (fours lectriques, systme dclairage et des charges inductives(moteur universel, moteurs asynchrones,etc.)

Ce convertisseur est ralis partir de triacs pour des charges de faible puissance oudes thyristors pour des charges plus leves. On le retrouve pour des alimentationsmonophases et triphases.

6.1.1 Le gradateur monophas

En utilisant deux thyristors monts en parallle inverse, nous pouvons contrler lapuissance dans une charge rsistive de zro sa pleine puissance (Figure 6.2). Pour obtenirdes angles damorage gaux , il faut appliquer chaque thyristor des signaux de gachette

isols et dphass de 180. Le sigal de commande peut varier de 0 180.

Es Rc

commande

commande

Th1

Th2

Erc

Vg1

Vg2

F IGURE 6.2 GRADATEUR MONOPHAS

La valeur efficace de la tension aux bornes dune charge rsistive est donne par lquation6.1.

E eff=Emax sin

21

2

2

+

(6.1)

: angle damorage compris entre 0et 180


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OFPPT/DRIF 59

Exemple 6.1Un gradateur monophas est aliment par une source de 220 volts 50hz. Calculez la tensionefficace et la puissance dbite dans une charge de 10, pour un angle de 90.

Solution

E eff=Emax sin

21

2

2

+

E eff = 220 190

180

2 90

360V +

sin= 220V x 0,5 = 110 V

PE

R

VW= = =

2 2110

10

1210

6.1.2 Le gradateur triphas

Le gradateur triphas est constitu de trois groupes de deux thiristors monts enparallle-inverse (Figure 6.3). Ces groupes de thyristors peuvent alimenter des chargesbranches en toile ou en triangle. Pour permettre au courant de circuler dans les charges,deux thyristors doivent-tre simultanment ltat passant soit : Th1 avec Th5 ou Th3 avecTh2. Afin davoir un bon fonctionnement, chaque thyristor doit recevoir une deuxime

impulsion dphase de 60aprs la premire impulsion. Les formes dondes pour un signaldamorage de 100sont illustres la Figure 6.4.

Charge A

Charge C

Charge B

Th1

Th3

Th4

Th6

Th5

Th2

N

Va

Vb

Vc

Ia

F IGURE 6.3


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F IGURE 6.4 FORME D ONDE POUR UN GRADATEUR TRIPHAS 6.1.3 Application des gradateurs

On retrouve des gradateurs pour les systmes vitesse variable dans des installationstelles que les engins de levage o le rendement nest pas une contrainte, tant donn lafrquence et la dure de leur utilisation.

Notons que le dmarrage se fait facilement tension croissante et nentrane donc pasde surintensit dans le moteur. Cette proprit des gradateurs est aussi utilise dans dessystmes de dmarrage et de freinage de moteurs de grande puissance (> 30kw).On leretrouve dans lindustrie sous le nom de dmarreur ralentisseur ou tel que

lAltistart de la compagnie Tlmcanique .On utilise aussi les gradateurs pour lalimentation des moteurs monophass universels

quon utilise dans plusieurs appareils mnagers ou de bricolage vitesse variable.

6.2 Le cycloconvertisseur

Le cycloconvertisseur est un systme de conversion statique qui, partir dun rseaualternatif dune frquence donne, fournit une charge du courant alternatif une frquence

plus basse et variable. On retrouve des cyclovonertisseurs monophass et triphass.

Le principe de fonctionnement est expliqu partir du montage de la Figure 6.5. Lecycloconvertisseur est constitu par six thyristors monts en parallle inverse et aliments par


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OFPPT/DRIF 61

un transformateur prise mdiane. Les thyristors Th1 et Th3 forment le groupe convertisseurpositif alors que Th2 et Th4 constituent le groupe ngatif.

Les thyristors Th1 et Th3 sont amorcs chaque alternance, pour un total de septsimpulsions (Figure 6.6). Par la suite, les thyristors Th2 et Th4 du groupe ngatif sont amorcsle mme nombre de fois et avec le mme retard. La tension de sortie est ainsi forme de la

juxtaposition de fractions de sinusodes successives qui proviennent de la tension dentre. Lafrquence de la tension la charge est gale 1/7 de la frquence dentre. Le mme principede fonctionnement sapplique pour les cycloconvertisseurs triphass.

Charge

Th1

Th3

Th2

Th4

E entre

F IGURE 6.5 CYCLOCONVERTISSEUR MONOPHAS

F IGURE 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 moteurssynchrones et asynchrones de forte puisance (de 1,5Mw et plus) et tournant des vitesses trslentes. Les frquences utilises se situent entre 0HZ et 20HZ.

Citons, titre dexemple, les moteurs des machines dextraction minire, les moteursdentranement des broyeurs ciment, les moteurs propultion de navires, etc.


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OFPPT/DRIF 62

CHAPITRE 7Linstallation dun systme de commande lectronique de moteurs

7.1 Les plans et les devis7.1.1 Plan signifie (dans le sense de ce cours) la reprsentation densemble dun

quipement industriel qui contient un (ou plusieurs) moteur(s) lectrique(s) controll(s)lectoniquement.

Afin de devenir oprationnelle cette reprsentation gnrale doit tre accompagne par :

- un plan lectromcanique contenant les sous-ensambles mcaniques actionns par le(s)moteur(s) et leurs em

installation reparation commande electronique de moteurs

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