Démarrage étoile-triangle avec 2 sens de marche d’un moteur triphasé

Introduction : Démarrage des moteurs électriques

Grâce à leur simplicité, leur robustesse et leur coût attractif, les moteurs à cage sont les moteurs les plus souvent utilisés dans l’industrie. En commutation directe, ils absorbent un courant de démarrage jusqu’à 8 fois plus important que le courant nominal et ils développent donc un couple de démarrage élevé. 

Le démarrage direct est le procédé de démarrage le plus simple. Les enroulements du stator sont couplés directement sur le réseau ; le moteur démarre et atteint sa vitesse nominale.

Le couple important donne un temps de démarrage très court, mais le courant d’appel étant très important dans le réseau, ce procédé n’est autorisé que pour des machines de puissance inférieure à 5 kW.

Pour diminuer les courants et les couples, il existe différentes commutations et méthodes de démarrage tell que le :

• Démarrage étoile-triangle

• Démarrage par autotransformateur

• Démarrage avec bobines de self ou résistances

• Démarrage avec démarreur progressif électronique

        I.            Démarrage étoile-triangle:

 Le mode de démarrage étoile triangle permet de démarrer un moteur en limitant l’appel de courant. Le démarrage est progressif et temporisé.

Ce procédé ne peut s'appliquer qu'aux moteurs dont toutes les extrémités d'enroulements sont sorties sur la plaques à bornes et dont le couplage triangle correspond à la tension du réseau soit :

- pour un réseau 230 V entre phases moteur 230 / 400 V

- pour un réseau 400 V entre phases moteur 400 / 690 V

1.      principe :

Pour limiter l’intensité de démarrage du moteur, on réduit sa tension d’alimentation, en passant de la tension simple à la tension composée.

Le démarrage s’effectue en deux temps ; premier temps : à la mise sous tension les enroulements vont être couplés en étoile, ce qui impose une tension réduite de U / √3 à chaque enroulement. Grâce à ce procédé le couple et l’intensité de démarrage diminuent.

Deuxième temps : au bout de quelques secondes, le couplage des enroulements s’effectue en triangle, ce qui entraîne la tension aux bornes de chaque enroulement égale à celle du réseau électrique (tension composée). Le couple et l’intensité s’approchent du point nominal.

2.Schéma :

3.      fonctionnement du circuit de commande :

·         Impulsion sur S2  ▬► Fermeture de KM3 (couplage étoile).

·         Fermeture de KM3 ▬►  alimentation de KM1

·         Auto maintien de KM1-KM3 grâce au contact KM1

·         Ouverture de KM3 grâce au contact temporisé KM1 (élimination du couplage étoile)

·         Fermeture de KM2 grâce au contact de KM3 et de KM1.

·         Arrêt : impulsion sur S1.

Remarque :     Le verrouillage électrique entre KM2 et KM3 est indispensable pour éviter tout risque de court-circuit au moment du passage étoile à triangle. Le verrouillage mécanique est conseillé.

        I.            Démarrage direct 2 sens de marche :

1.      Principe :  

L’inversion du sens de marche d’un moteur triphasé s’obtient par l’inversion de deux conducteurs de phases sur l’alimentation du moteur.

2.      Schéma :

·         Pour réaliser le démarrage en marche arrière, il faut donc insérer un deuxième contacteur.

·         Deux boutons poussoirs permettent le choix entre marche avant et marche arrière.

·         Un verrouillage électrique, réalisé par des contacts NC des contacteurs, complète la protection contre le fonctionnement simultané des deux contacteurs.

·         Un verrouillage mécanique interdit le fonctionnement simultané des contacteurs, marche avant et marche arrière, afin d’éviter un court-circuit entre deux phases.

2.      fonctionnement du circuit de commande :

·     Impulsion sur S1  ▬► Fermeture de KM1 (sens 1) ; l’auto maintien de KM1se fait grâce au contact KM11.

·     Impulsion sur S2  ▬► Fermeture de KM2 (sens 2) ; l’auto maintien de KM2 se fait grâce au contact KM21

·        Impulsion sur S3  ▬►  Arrêt

N.B : Le passage de sens 1 au sens 2 se fait par un arrêt intermédiaire. Ceci est assuré par le verrouillage électrique, réalisé par des contacts NC KM12 et KM22 des contacteurs

        I.            Démarrage étoile-triangle 2 sens de marche :

Dans cette partie les deux montages précédents sont couplés pour réaliser un démarrage étoile-triangle 2 sens de marche.

      II.            Travail demandé :

1.      Démarrage étoile-triangle :

a.      Déterminer les entrées/sorties. (attribuer des symboles sous la norme AUTOMGEN)

b.      Etablir un Grafcet pour un démarrage étoile-triangle, en respectant le fonctionnement décrit dans la partie : I-3.

c.       Simulez le grafcet sous le logiciel AUTOMGEN.

d.      A l’aide du module IRIS 2D, créez un pupitre de visualisation comprenant : 

-  Un bouton poussoir Marche

-  Un bouton poussoir arrêt

-  Un  voyant signalant l’état du moteur (rotation).

e.      On utilisant le module Automsim, choisir une API (16E/16S), et réaliser le câblage nécessaire des boutons poussoirs, pré-actionneur et actionneur.

2.      Démarrage 2 sens de marche:

Même question de la premier partie (en respectant le fonctionnement décrit dans la partie :

3.      Démarrage étoile-triangle  2 sens de marche:

a.      Chercher les schémas de puissance et de commande pour ce type de démarrage.

b.      Décrire le fonctionnement désiré.

c.       Répéter les mêmes questions de la première partie.