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Publié : 27 septembre 2008

La fonction "distribuer" (TS)

LA FONCTION DISTRIBUER

 

Introduction :

L’énergie fournie par l’alimentation, qu’elle soit d’origine électrique ou pneumatique doit être distribuée aux différents actionneurs du système. Deux possibilités peuvent alors être envisagées :
• Distribution en tout ou rien (ou par commutation), la source d’énergie est alors mise directement en relation avec l’actionneur.
• Distribution par modulation d’énergie, dans ce cas l’actionneur reçoit l’énergie de façon graduelle.


 1- Distribution en tout ou rien ou par commutation

Nous n’envisagerons ici que le cas ou l’alimentation est alternative triphasée.

Pour mémoire les organes les plus fréquemment rencontrés de distribution sont :
• Pour l’énergie pneumatique : les distributeurs.
• Pour l’énergie électrique en continu : les relais électromécaniques et les transistors en commutation.



1-1 : Commutation par contacteurs

Pour commuter l’énergie électrique d’un réseau triphasé, on fait généralement appel à des contacteurs qui se comportent comme des relais de puissance.
Photo et représentation schématique

1-1-1 : Fonctions du contacteur

Le contacteur permet "D’ETABLIR OU INTERROMPRE" un courant nominal IMPORTANT avec une FAIBLE énergie de commande.

Il possède un fort "POUVOIR DE COUPURE", il peut donc être actionné en "CHARGE". C’est à dire lorsque un courant le traverse. Le choix d’un contacteur se fait en fonction des conditions électriques d’utilisation et de la durée de vie souhaitée( exprimée en nombre de manœuvres ;voir le document télémécanique ci-après).

Circuit de commande

 

Circuit de puissance

Sur la figure ci-dessus on observe également, en amont du contacteur, une structure (Q1) qui permet d’isoler la source d’énergie du reste du circuit, c’est le sectionneur.
Ce composant ne possède pas de pouvoir de coupure, c’est un organe de sécurité en cas d’intervention de maintenance sur le circuit "aval".

Photo et représentation schématique d’un sectionneur :

1-1-2 : Fonctions du sectionneur

Le sectionneur permet "D’ISOLER" électriquement le circuit électrique qui se situe en "AMONT" de son implantation.

Il ne possède pas de "POUVOIR DE COUPURE", il doit donc être actionné à "VIDE". C’est à dire lorsque aucun courant ne le traverse.


1-2 : Commutation par relais statique

L’évolution de l’électronique de puissance permet aujourd’hui de remplacer dans certains cas, les contacteurs par des modules électroniques intégrés (triac, thyristor), les relais statiques. Ne disposant d’aucune piéce en mouvement leur durée de vie est quasi illimitée en outre la commande se fait par une tension continue ou alternative de faible amplitude. (cf. doc. ci-après)

photo
caractéristiques câblage
Commande de charges triphasées
Intensité 10 A, 25 A, 45 A
Tension de sortie jusqu’à 660 Veff
Tension de commande 4-32 V = ou 90-280 V AC
Tension crête : 1200 V
Sortie thyristors anti-parrallèles

 2- Distribution par modulation d’énergie

Les contraintes d’exploitations des systèmes demandent à leurs actionneurs une puissance variable, les solutions modulant l’énergie mécanique (réducteur, boîte de vitesses ...) fournie par le moteur ont un mauvais rendement.
Par contre une modulation de l’énergie électrique, en amont du moteur, obtenue à l’aide de semiconducteurs s’effectue avec un bon rendement (environ 95%).

2-1 : Modulation d’énergie en courant continue : le hacheur
La variation de vitesse du moteur à courant continu est obtenue par la modification de la tension moyenne appliquée à son rotor cette tension est obtenue à partir de la tension de batterie à l’aide d’un transistor en commutation dont on règle la durée de conduction.
Le fonctionnement du hacheur peut se faire selon quatre modes différents que l’on appelle quadrants :
Changement du sens de rotation : principe général :

4 transistors, symbolisés ici par des interrupteurs T1, T2, T3 et T4, sont montés en pont et permettent de commander le sens de rotation du moteur : Lorsque T1 et T4 sont fermés (saturés), le moteur tourne dans un sens (sens 1) . Lorsque T2 et T3 sont fermés, le moteur va tourner dans l’autre sens (sens 2).
Principe de la variation de vitesse et fonctionnement dans les 4 quadrants :
En jouant sur la fréquence de commutation des transistors, il est possible de faire varier la vitesse de rotation du moteur en limitant plus où moins la puissance fournie au moteur.

La commande des interrupteurs est du type complémentaire : Les transistors T1, T4 d’une part et T2, T3 d’autre part reçoivent des signaux de commande identiques : au cours d’une période de fonctionnement, lorsque T1 et T4 sont commandés à l’amorçage, T2 et T4 sont commandés au blocage et inversement.
Sur le schéma ci-dessous, T1 et T4 sont commandés pendant le temps aT et les transistors T2, T3 sont commandés pendant le temps (T - aT) [0<= a <=1] . On constate naturellement que la tension Vc aux bornes du moteur s’inverse :

 

Calculer Vc moy

 Les 4 quadrants :

 

2 : Modulation d’énergie en courant alternatif : le convertisseur de fréquence
L’électronique permet maintenant de faire varier la vitesse de rotation des moteurs asynchrones ; pour cela il faut agir sur la fréquence de rotation du champ magnétique et donc sur la fréquence du courant d’alimentation. Le convertisseur de fréquence produit une tension alternative de fréquence variable, la vitesse du moteur est alors proportionnelle à cette fréquence.

Variateur IG5

Les variateurs permettent :

* une gamme de vitesse de 5% à 200% de la vitesse nominale,
* une conservation du couple sur toute la gamme de vitesses,
* des rampes d’accélération et de décélération,
* 2 sens de rotation