(Escalator + démarreur électonique)

ENTRAINEMENT D’UN ESCALATOR
LST Colbert - BTS Electrotechnique
Escalator + démarreur électronique.W
MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASE + DEMARREUR ELECTRONIQUE
Justification - Choix des appareillages - Schéma
Cadre – contexte
Système escalator pour transport de personnes d’un niveau à un autre
dans un bâtiment.
Problématique
Comment adapter le démarrage et le ralentissement d’un moteur
asynchrone triphasé en évitant les « à-coups », tout en contrôlant le
courant de démarrage ?
Procédé(s) élémentaire(s)
Déplacement d’un produit
Transformation de l’énergie (énergie électrique transformée en énergie
mécanique)
Contenu(s)
- Moteur asynchrone triphasé associé à un démarreur électronique.
(principe, schéma, choix des appareillages)
- Représentations graphiques utilisées dans le domaine de la conversion
d’énergie
Tâche(s)
T2.2 : Adapter des solutions techniques.
Compétence(s)
C01 : Analyser un dossier
C02 : Choisir une solution
C07 : Argumenter une solution
C09 : Elaborer une solution technique
Données
Caractéristiques du réseau d’énergie
Caractéristiques du moteur asynchrone triphasé
Documentation constructeur
Niveau taxonomique
3 (maîtrise d’outils)
ENTRAINEMENT D’UN ESCALATOR
LST Colbert - BTS Electrotechnique
Escalator + démarreur électronique.W
MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASE + DEMARREUR ELECTRONIQUE
Justification - Choix des appareillages - Schéma
BUT
On souhaite contrôler le démarrage du moteur d'
entraînement d'
un escalator destiné à amener des
personnes à un niveau supérieur. Le contrôle du démarrage sera réalisé avec un démarreur
électronique. Celui-ci offre les avantages suivants :
- Démarrage et ralentissement progressif du moteur asynchrone 3~, sans-à-coups.
- Montée progressive en vitesse.
- Limitation de l'
intensité appelée par le moteur, pendant le démarrage.
- Usure réduite des systèmes mécaniques de transmission.
Aussi, on souhaite : → Mettre en évidence : le principe de fonctionnement de ce démarreur.
les avantages et inconvénients d’un gradateur.
→ Choisir le démarreur électronique et autres appareillages de puissance
adaptés au démarrage de l’escalator.
→ Réaliser les schémas des circuits de puissance et de commande de
l’installation.
DONNEES (extrait du dossier technique)
L’escalator est entraîné par un ensemble "moteur asynchrone 3 ~ + réducteur de vitesse", avec contrôle
du démarrage et du ralentissement par « démarreur électronique ».
Réseau d'alimentation :
3~
Moteur choisi :
4 kW
230V / 400V
nn : 967 tr/min
In : 9A
PRINCIPE D'UN GRADATEUR MONOPHASE
(voir document)
400V
50Hz
TRAVAIL
> CONNAISSANCES GENERALES SUR LE GRADATEUR :
1) Tracer sur document réponse R1, la forme de la tension V( θ ) aux bornes d'
une charge résistive,
dont l'
énergie fournie, est modulée par un gradateur monophasé, avec un angle d'
amorçage :
Ψ=π/2
Ψ = 3π / 4
2) Que vaut la valeur de la tension moyenne à la sortie d'
un gradateur avec une commande par angle
d'
amorçage ?
3) Quel inconvénient majeur, selon vous, ce type de gradateur présente-t-il pour le réseau ?
> DEMARRAGE DU MOTEUR DE L’ESCALATOR PAR DEMARREUR ELECTRONIQUE
( GRADATEUR TRIPHASE )
L'
alimentation du moteur asynchrone triphasé par montée progressive de la tension efficace au
démarrage, est obtenue par l'
intermédiaire d'
un gradateur dont le circuit se compose de deux thyristors
montés en "tête-bêche" sur chaque phase du réseau.
Cela permet en fonction de l'
angle d'
amorçage des thyristors, de délivrer une tension efficace qui
augmente progressivement, tout en gardant une fréquence fixe (celle du réseau).
La montée progressive de la tension efficace de sortie peut-être, soit contrôlée par la rampe
d'
accélération, soit asservie à la valeur du courant de limitation, soit liée à ces deux paramètres.
De même, afin de minimiser les (à-coups), le ralentissement peut être lui aussi progressif.
limitation
d'
intensité
consigne
de démarrage
Réseau
3~
sécurités
Modulateur
d'
énergie
(gradateur 3~)
M
3~
Charge
Démarreur
électronique
4) Dessiner (de façon simple), le schéma de principe du circuit de puissance avec :
- le réseau d'
alimentation 3~
- les thyristors constituant le gradateur 3~
- le moteur asynchrone 3~
5) Le démarreur électronique, agit suivant l’angle d’amorçage des thyristors, sur la tension efficace de
sortie appliquée aux bornes des enroulements statoriques du moteur asynchrone 3 ~.
Ueff stator
Ueff stator = f( t )
Evolution de la tension efficace appliquée
aux enroulements statoriques du moteur :
t
0
Démarrage
Ralentissement
Le couple fourni par le moteur est proportionnel
au carré de la tension appliquée aux bornes du stator.
Les caractéristiques du couple en fonction de la vitesse
obtenues pour différentes valeurs de la tension efficace
appliquée aux enroulements statoriques sont les suivantes :
Question : Précisez comment est l’angle d’amorçage des thyristors du gradateur :
- en début de démarrage
(ψ grand ou petit)
- en fin de démarrage
> CHOIX DU DEMARREUR ELECTRONIQUE ET AUTRES APPAREILLAGES DE PUISSANCE :
L’installation comprend dans le circuit de puissance un démarreur ralentisseur électronique, un
disjoncteur-moteur pour la protection générale et un contacteur.
6) Choisir chez le constructeur SCHNEIDER (catalogue en ligne ou sur CD) :
- le démarreur ralentisseur électronique adapté à la commande de l’escalator.
- le disjoncteur-moteur (assurant la protection générale).
- le contacteur.
Vous justifierez vos choix de la façon suivante :
Désignation
Critères de choix
Démarreur électronique
Référence constructeur
Caractéristiques
7) Donner les noms des entrées logiques du démarreur que vous avez choisies, permettant la
commande du démarreur.
Donner les fonctions de ces entrées logiques de commande.
> SCHEMA DES CIRCUITS DE PUISSANCE ET DE COMMANDE
8) On demande de dessiner avec un logiciel de schéma électrique (ex. : XRELAIS) les schémas des
circuits de puissance et de commande de l’installation.
Le circuit de puissance comprend :
- un disjoncteur-moteur
- un démarreur ralentisseur électronique
- un contacteur
Le circuit de commande comprend
- Un voyant de mise sous tension
- Un bouton poussoir « BPMa » pour la mise en service de l’escalator (mise en énergie
du démarreur et du moteur + démarrage progressif de l’escalator).
- Un bouton poussoir « BPAt ralentissement » pour la commande d’arrêt avec
ralentissement de l’escalator.
- Un bouton poussoir « BP At moteur » pour la mise hors énergie du démarreur et du
moteur.
- 2 boutons d’arrêt d’urgence « AU »
Le circuit de commande sera alimenté en 24V~.
PRINCIPE D'UN GRADATEUR MONOPHASE
Un gradateur permet de régler la tension efficace
aux bornes de la charge.
Th1
Cas d'
une charge résistive
i
Th2
u
Th1
v
Th2
u( ϑ )
Ψ
Umax
amorçage des thyristors avec
un angle de retard Ψ = π / 3.
2π
0
π/ 3
- Umax
ωt
π
Ψ
v( ϑ )
angle
d'
amorçage
Les thyristors du gradateur sont amorcés avec un angle de retard Ψ, permettant de régler la
tension efficace aux bornes de la charge.
INFORMATION SUR LE THYRISTOR :
iT
schéma équivalent
( à diodes )
A
(
A
A
iAK )
avec :
P
iT
Ig3
N
Vak
Ig2
Ig=0
V RRM
P
G
iT = f( Vak )
0
G
V DRM
N
K
G
K
VRRM
VDRM
VT
Io = IT AV
IT RMS
K
→
→
→
→
→
tension inverse maximale répétitive
tension directe maximale répétitive
chute de tension Vak quand le thyristor est passant
courant moyen ( admissible )
courant efficace ( admissible )
Vak
DOCUMENT REPONSE R1
Tension aux bornes de la charge
Charge résistive
u( θ )
angle d'
amorçage des thyristors :
Ψ =π/2
2π
0
π
u( ϑ )
0
ωt
angle d'
amorçage des thyristors :
Ψ = 3π / 4
2π
π
ωt