Principes gnraux de lecture d'un schma lectrique (2)

1. Terminologie et abrviations

Avant de procder l'laboration d'un schma, il serait bon de connatre la terminologie

utilise en lectricit. La figure suivante prsente le tableau des principaux repres de l'appareillage

(publication 750 du CEI).

Reprage d'identification des lments :

Lettre Sorte d'lment Exemple

A Ensembles/sous-ensembles Laser

B Transducteurs Thermostat d'ambiance

C Condensateurs

D Circuits intgrs

E Matriels divers clairage, chauffage

F Dispositifs de protection Fusibles, relais thermiques

G Gnrateurs Gnratrices, alternateurs, piles

H Dispositifs de signalisation Voyants, sonneries

K Relais/contacteurs

Les lettres auront gnralement un rapport avec la fonction du composant dans le circuit.

Numrotation des composants :

2. Elaboration d'un schma en reprsentation dveloppe

Pour faciliter la comprhension d'un schma dvelopp, nous laborerons un circuit en

dbutant avec un systme trs simple auquel on ajoutera un composant la fois. Le schma de dpart sera celui d'un circuit servant allumer une lampe

(figure suivante).

Schma de dpart :

Le problme avec ce type de systme est que la lumire s'allume ds qu'on met la tension et il est alors impossible de l'teindre.

On pourrait rsoudre ce problme en ajoutant un bouton-poussoir (figure ci-dessous).

Ajout d'un bouton-poussoir :

Vous avez maintenant la possibilit, grce au bouton-poussoir, d'allumer la lumire

volont. Il suffit en effet d'appuyer sur le bouton pour que la lampe s'allume. Cependant,

on doit tenir le bouton enfonc tant et aussi longtemps qu'on dsire que la lumire

reste allume. La faon de rsoudre ce problme est d'ajouter un relais qui permettra de maintenir

la lumire allume mme si on relche le bouton-poussoir.

La figure suivante montre l'installation du relais et de ses contacts.

Ajout d'un relais :

Il est remarquer, sur cette figure, qu'on place un contact normalement ouvert (NO) du relais en parallle avec le bouton-poussoir.

Ce contact se nomme le contact d'auto-alimentation. Lorsqu'on appuie sur le bouton-

poussoir, le courant active le relais et entrane la fermeture des contacts. Le contact

auto-alimentation a pour effet d'assurer la continuit du courant, mme si on relche le bouton-poussoir.

En effet, le relais demeure activ par ce courant qui passe par le contact plutt que par le

bouton-poussoir. De plus, on ajoute un autre contact NO pour commuter la charge qui

dans ce cas-ci est une lampe.

Ici encore il y a un problme : on se retrouve presque devant la situation de dpart o il tait impossible d'teindre la lumire. Une fois le relais actionn, on ne peut rouvrir le

circuit que si on dbranche la source.

La faon de rsoudre ce problme consiste ouvrir la ligne de la bobine du relais. On le

fait habituellement en insrant un bouton-poussoir normalement ferm (NF) tout juste devant le bouton-poussoir de mise en marche (figure 5.7).

On peut remarquer, sur ce nouveau schma, que la nomenclature des boutons-

poussoirs a chang pour permettre de les diffrencier.

Notez aussi que l'ensemble des boutons-poussoirs NO et NF se nomme un poste marche-arrt.

Ajout d'un bouton-poussoir d'arrt :

Voyons maintenant les tapes du fonctionnement du schma dvelopp de la

figure de la partie 1 :

1e - tat initial du circuit : le relais KA est dsactiv, donc au repos ;

les deux contacts NO du relais KA restent ouverts ;

la lampe H est teinte.

2e - On appuie sur le bouton-poussoir S2 : le courant a le libre passage pour activer le relais KA, ce qui entrane

l'enclenchement du relais et le changement d'tat des contacts ;

les deux contacts NO du relais KA se ferment ;

la lumire H s'allume.

3e - On relche le bouton-poussoir S2 :

le courant passe maintenant par le contact l'auto-alimentation de KA

et garde le relais activ ;

la lampe H est toujours allume.

4e. On appuie sur le bouton-poussoir S1 : la continuit du courant vers la bobine du relais KA s'interrompt, ce

qui a pour effet de dsactiver le relais KA ;

les contacts du relais KA reprennent leur tat initial, soit NO ;

la lampe s'teint.

5e. On relche le bouton-poussoir S1 :

il est alors possible d'tablir une autre squence de dpart par l'

intermdiaire du bouton poussoir S2.

Il ne faut cependant pas omettre une tape.La lecture d'un schma dvelopp est

relativement simple si on la fait par tape.

Le schma de la figure de la partie 1 s'utilise frquemment pour la commande des

circuits de moteur, la diffrence prs qu'on utilise plutt un relais de puissance, appel

contacteur, la place du relais de commande. videmment, le moteur est insr comme

composant de charge la place de la lampe.

3. Protection du circuit

Les schmas dvelopps que nous avons vus jusqu' maintenant n'taient composs que

de composants actifs, ce qui signifie qu'ils effectuent une opration dans le circuit.

On peut galement retrouver des lments de protection comme des sectionneurs, des fusibles et des disjoncteurs. La figure ci-dessous nous montre un schma auquel on a

ajout les protections lectriques.

Schma avec les protections :

4. Rsum sur les principes gnraux

A la suite de la lecture de cette tude, vous devriez matriser plus particulirement les

points suivants :

- la source, dans un schma dvelopp, n'est pas toujours reprsente par son

symbole ;

- CC signifie courant continu (anglais DC) ;

- C.A. signifie courant alternatif (anglais AC) ; - les abrviations des composants sont normalises.

- lorsqu'il y a plusieurs composants identiques dans un schma, on emploie une

numrotation pour les diffrencier ;

- la lecture d'un schma dvelopp exige qu'on n'omette pas d'tape.

Cette tude vous a permis de connatre les notions de base de la lecture des schmas

dvelopps

Schmas de commande et de puissance

1. Introduction

Nous avons vu, l'tude sur les principes gnraux, des exemples de schma dvelopp.

Ceux-ci tant tous relis la mme source, la commande et la rponse se situent toutes deux sur le mme circuit.

Il arrive frquemment que l'on spare la partie puissance de celle de la commande.

La partie commande (ou circuit de commande) sert tablir la squence de marche

et d'arrt tandis que celle de la puissance (ou circuit de puissance) sert la commutation des charges et des grands courants.

Cela signifie que le schma sera spar en deux parties en ayant quand mme une

interaction entre elles et que l'on appellera schma de commande et schma de

puissance. On utilise galement ce principe en hydraulique, o la pression de pilotage

(commande) est plus basse que la pression de travail (puissance).

Ainsi, cette tude vous exposera le fonctionnement des schmas de commande et de

puissance ainsi que leurs interactions.

2. Parties commande et puissance

Il arrive parfois que l'on spare la partie "commande" de la partie "puissance".

Pour bien comprendre la diffrence entre ces deux schmas, il serait bon de voir des

exemples des types de composant que l'on risque de rencontrer dans l'une ou l'autre de

ces deux schmas. Le circuit de commande est en gnral aliment en TBT par un transformateur de

sparation des circuits avec mise la terre d'une borne du transformateur (figure ci-

aprs).

Il peut comprendre des lments comme des relais, des boutons-poussoirs ou des dtecteurs de position.

Alimentation du circuit de commande :

La figure suivante montre l'exemple d'un schma o les deux circuits, puissance et

commande, sont divises.

Partie puissance et commande :

Le circuit de "puissance", pour sa part, sera constitu des composants qui effectuent

un travail, tel un moteur ou une lampe, il est en gnral aliment en triphas.

Un bon exemple de ce type de division est le schma d'un circuit de moteur triphas. La partie commande ne ncessite pas une tension aussi grande que celle ncessaire pour

alimenter le moteur. Mme si le moteur s'alimente partir d'une tension triphase

de 400 V, la partie commande peut fonctionner partir d'une tension aussi basse

que 220, 48 ou 24 Vac. On observe que les relais de protection thermique F1 et F2 ont leur organe de

commande (contrle de courant moteur) dans le circuit de puissance et leur contact dans

le circuit de commande. Ils coupent l'alimentation de la commande en cas de surcharge,

les bobines de KM1 et KM2 ne sont plus alimentes et coupent l'alimentation des moteurs.

3. Interaction entre le circuit de "puissance" et le circuit de "commande"

Le bon fonctionnement d'un systme dpend de la qualit de la communication entre la

commande et la puissance. Pour bien l'observer, on peut diviser le schma de la

figure 5.9 en deux parties. La figure ci-aprs nous prsente un nouveau schma qui possde les mmes fonctions en

ayant cette fois une sparation entre les circuits de puissance et de commande.

Interaction :

Contrairement au schma de la figure suivante, le circuit de la figure qui suivra est

command l'aide des relais fonctionnant sous une tension de 24 Vcc. Ceci n'empche pas les relais de couper une tension de 220 Vca ncessaire l'alimentation

des lampes.

Schma avec les protections :

4. Le lien entre les deux circuits se fait de faon mcanique

C'est le mouvement du noyau de la bobine du relais qui active les contacts. Comme ces derniers n'ont pas de lien lectrique avec la bobine, ils peuvent tre branchs

dans des circuits compltement indpendants, comme la figure ci-aprs.

Comparatifs :

5. Avantages et inconvnients des schmas spars

Les principaux avantages de sparer les circuits sont de permettre : - l'utilisation de relais plus petit, donc moins coteux ;

- isoler la commande de la puissance ; - implantation facile d'un automate programmable ;

- la visualisation des divers lments du circuit.

Ses principaux inconvnients sont : - d'augmenter la difficult de suivre les tapes du circuit ; - de ncessiter, la plupart du temps, deux alimentations distinctes.

Circuits de commande

Un circuit de moteur est divis en deux circuits :

le circuit de commande ;

le circuit de puissance.

Le circuit de commande est celui auquel l'oprateur a accs pour la marche et l'arrt des moteurs. Il comprend les boutons-poussoirs, les commutateurs, les relais,

temporiss ou non et les contacts auxiliaires des contacteurs.

Le circuit de puissance est celui dans lequel les moteurs sont branchs. Il comprend

les sectionneurs, les contacteurs, les relais thermiques et les moteurs. Au cours de cette tude, vous verrez en quoi consistent quelques circuits de commande

de base. Il s'agit des commandes par poste marche-arrt et par poste avant-

arrire-arrt.

Comme vous n'avez pas encore tudi le dmarrage des moteurs. On se contentera d'alimenter le circuit d'induit du moteur courant continu sans se proccuper du

circuit inducteur.

1. Commande par poste marche-arrt

Le poste de commande peut se trouver directement sur la porte du coffret ou de

l'armoire de commande, sur un pupitre part ou encore tre constitu d'une bote boutons fixe ou mobile.

Ce poste comporte essentiellement :

- Les boutons-poussoirs (marche, arrt, avant, arrire) ; - Les commutateurs (marche manuelle, automatique) ; - Les voyants indiquant l'tat de la machine (marche normale, dfaut).

Branchement :

Le schma dvelopp de la commande par poste marche-arrt vous est montr sur la

figure suivante. Sur la figure, on a spar le circuit de puissance ( gauche) du circuit de commande ( droite).

Schma dvelopp de la commande "marche-arrt" d'un moteur courant

continu :

Fonctionnement :

Si l'on appuie sur le bouton-poussoir S2 "marche", la bobine KM1 est alimente, ce

qui provoque la fermeture des contacts de puissance KM1 dans le circuit de puissance,

et du contact auxiliaire KM1 plac en parallle avec le bouton-poussoir S2. Le sectionneur tant ferm, le moteur dmarre.

En relchant le bouton-poussoir S2 "marche", la bobine demeure alimente par le

biais de son contact auxiliaire KM1 qui joue le rle de maintien de l'alimentation de la

bobine au travers de la rsistance d'conomie r1. Les contacts de puissance KM1 restent alors ferms et le moteur continue de tourner.

Si l'on appuie sur le bouton-poussoir S1 "arrt", on coupe l'alimentation de la

bobine KM1. Par consquent, ses contacts de puissance et de maintien sont relchs,

causant l'ouverture des circuits de commande et de puissance. Le moteur s'arrte. Dans tous les cas, si une surcharge apparat, le contact F1 du relais thermique s'ouvre.

La bobine KM1 n'tant plus excite, ses contacts de puissance KM1 s'ouvrent et le

moteur s'arrte. Il s'arrte galement lorsqu'une surintensit se produit, provoquant la

fusion du fusible. Si les boutons-poussoirs de marche et d'arrt sont actionns simultanment, la priorit

est accorde la commande d'arrt, car aucun courant ne peut circuler dans le circuit de

commande.

2. Commande par poste avant-arrire-arrt

Le poste de commande avant-arrire-arrt sert commander un moteur dans les deux sens de rotation. Branchement :

Le schma dvelopp de la commande par poste avant-arrire-arrt vous est montr la

figure suivante. Commande par poste avant-arrire-arrt :

L'ensemble des deux contacteurs commandant la marche avant KM1 et la marche

arrire KM2 est appel contacteur inverseur. Fonctionnement : Si l'on appuie sur le bouton-poussoir S2 "avant", on alimente la bobine KM1, ce qui

provoque :

- la fermeture des deux contacts de puissance KM1 ;

- la fermeture du contact auxiliaire KM1 (13-14) ; - l'ouverture du contact auxiliaire KM1 (21-22).

Le moteur tourne dans le sens avant.

Si l'on relche le bouton-poussoir "avant", le moteur continue de tourner, KM1 restant

aliment par le biais de son contact d'auto alimentation KM1 (13-14) et de la rsistance d'conomie r1.

Si l'on appuie sur le bouton-poussoir S1 "arrt", on coupe l'alimentation de la bobine KM1

qui relche ses contacts de puissance et auxiliaires, ce qui entrane l'arrt du moteur.

Si l'on appuie sur le bouton-poussoir "arrire", on alimente la bobine KM2, ce qui

provoque : - la fermeture des deux contacts de puissance KM2 ;

- la fermeture du contact auxiliaire KM2 (13-14) ;

- l'ouverture du contact auxiliaire KM2 (21-22).

Le moteur a chang de sens de rotation. Il tourne en sens arrire.

En appuyant sur le bouton-poussoir "arrt", on coupe l'alimentation des bobines KM1

et KM2. Par consquent, leurs contacts de puissance et de maintien sont relchs,

causant l'ouverture des circuits de commande et de puissance. Le moteur s'arrte. Verrouillage : Vous pouvez remarquer dans le circuit de puissance de la figure 3.10, que si les deux

contacteurs KM1 et KM2 se ferment en mme temps, il se produit un court-circuit entre

L+ et L-. On vite cela par des systmes de verrouillage mcanique et lectrique.

Vous avez galement remarqu dans le circuit de commande que lorsque la bobine KM1 est alimente, la bobine KM2 ne peut tre alimente cause de l'ouverture du

contact KM1 (21-22) plac en srie. De mme, lorsque la bobine KM2 est alimente, la

bobine KM1 ne peut tre alimente cause de l'ouverture du contact KM2 (21-22).

Ces contacts auxiliaires sont appels contacts de verrouillage lectrique. De mme le symbole en triangle plac entre les deux bobines KM1 et KM2 reprsentent le verrouillage

mcanique empchant un contacteur de se fermer si l'autre y est dj.

3. Rsum sur les circuits de commande

A la suite de cette tude, vous devriez retenir plus particulirement les points suivants :

Un circuit de moteur est constitu : - d'un circuit de commande dans lequel se trouvent les dispositifs de commande et de

protection ;

- d'un circuit de puissance dans lequel se trouvent le sectionneur, les contacts

principaux du contacteur, le relais de protection thermique et le moteur.

La commande par poste marche-arrt est constitu : - d'un bouton-poussoir F commandant le dmarrage du moteur ;

- d'un bouton-poussoir O commandant l'arrt.

La commande par poste avant-arrire-arrt sert commander un moteur dans les deux sens de rotation. Il est constitu :

- d'un bouton-poussoir F pour la marche avant ;

- d'un bouton-poussoir F pour la marche arrire ;

- d'un bouton-poussoir O pour l'arrt du moteur.

Dans le cadre de votre travail, vous devrez adopter la mme mthode d'analyse pour comprendre le fonctionnement des circuits de moteurs plus complexes.