1

Nous devons refaire, suite à un incendie, toute l’installation électrique relative au Cytogénérateur.

Nous avons à disposition le descriptif des récepteurs à alimenter :

Moteur agitateur (doc diapo 3)Résistance chauffante (doc diapo 4)

2

Le neutre n’est pas distribué !

Puissance nominale 5 kW

Le moteur de l’agitateur du cytogénérateur est un moteur asynchrone à cage coupure moteur lancé Leroy somer 1LA9 070 4KA10, dont les caractéristiques sont les suivantes :

3

Puissance nominale 5 kW

Tensions au niveau du moteur 230 / 400V

Nombre de pôles 4

Vitesse nominale Nn 1385 tr/min

Rendement 70 %

Facteur de puissance 0.64

Tn 1.7 Nm

Tdem 3.2 Nm

Idemarrage = 7 x In

Temps démarrage à 1.5In Inférieur à 8min

Le thermoplongeur est de marque Vulcanic, à visser à pas ISO M45 x 200, de référence 2045-22. Voici ces caractéristiques:

4

Matière du tube Cuivre décapé

Température de chauffe maximale

Puissance 3000 W

masse

Un interrupteur sectionneur général sur la porte d’armoireUn disjoncteur-interrupteur compact en tête de l’installation

Pour l’agitateur :

5

Un sectionneur porte fusibleUn contacteur inverseurUn relais thermique

Pour la résistance chauffante :

Un disjoncteur de têteUn contacteur

Sectionneur porte fusible

6

Interrupteur sectionneur

1. 1Sectionneur porte fusible

Le sectionneur est un appareil mécanique de connexion capable d’ouvrir et de fermer un circuit lorsque le courant est nul ou pratiquement nul (hors tension) afin d’isoler la partie de l’installation en aval du sectionneur de celle en amont.

7

Le sectionneur n’a pas de pouvoir de coupure ou de fermeture.

Pouvoir de coupure (PdC) : C’est le courant maximal qu’un appareil peut couperen évitant la formation d’un arc électrique qui pourrait retarderdangereusement la coupure du courant. Le sectionneur n’en a aucun, dés qu’ily a coupure, il y a arc électrique

1.1 Sectionneur porte fusible

Le sectionneur peut être verrouillable par un cadenas en position ouvert. C’est une sécurité lorsque, sur un circuit, des personnes travaillent en aval du sectionneur. Très utile dans les consignations

8

Contact de détection

fusion fusible

Poignée de

manœuvre

36

38

Contact de

précoupure

Pôles de puissanceSymbole

1.1 Sectionneur porte fusible

Nous parlerons des fusibles dans le cadre de la fonction protection.

Critères de choix des sectionneurs porte fusibles :

- Calibre des fusibles- Taille des fusibles

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- Taille des fusibles- Classe de protection des fusibles- Tension d’emploi Ue- Nombre de pôles

1. 2 interrupteur sectionneur

Contrairement au sectionneur, l'interrupteur-sectionneur possède un PdC. Il est donc capable d'interrompre mais aussi d'établir un circuit en charge.

10

Pouvoir de coupure (PdC) : C’est lecourant maximal qu’un appareil peutcouper en évitant la formation d’un arcélectrique qui pourrait retarderdangereusement la coupure du courant.

1.2 Interrupteur sectionneur

Symbole 1 3

2 4

Q1

L1 L2 L3

1 3 5

2 4 6

Q1

N Ph

13

14

puissance commande

11

tripolaireunipolaire

Critères de choix des interrupteurs sectionneurs:

Courant permanent maximal (A): Courant maximal que peut supporter l’interrupteur sectionneur en régime permanent.Tension nominale d'emploi (V): Tension à laquelle peut-être soumis l’interrupteur sectionneurPouvoir de coupure (Pdc) : valeur du courant que peut

couper l'interrupteur-sectionneur.Le nombre de pôles: C’est le nombre de contacts de puissance; tripolaire: 3; bipolaire: 2; etc.

1.3. Choix du sectionneur porte fusible du moteur

Q1. Déterminer, à partir des caractéristiques du moteur, le courant nominal In consommé par ce moteur en fonctionnement normal.

Pa = Pu/rend = 5000 / 0.7 = 7142WI = P/rac3Ucosfi = 7142/rac3.400.0.64 = 16.3A

12

I = P/rac3Ucosfi = 7142/rac3.400.0.64 = 16.3A

Q2. Nous mettons pour l’instant un fusible 10x38, définir la référence du sectionneur fixé par vis étriers

LS1D32 p 154

1.4. Choix de l’interrupteur sectionneur de l’armoire pour montage sur porte

Q1. Déterminer, à partir des caractéristiques de l’installation, le courant transitant dans la résistance chauffante puis le courant total transitant dans le sectionneur.

I = 16AI = P/rac3U = 3000/rac3.400 = 4.33A

13

I = P/rac3U = 3000/rac3.400 = 4.33AItot = 16+4.3 = 21.3

Q2. Définir la référence de l’interrupteur sectionneur noir fixation 4 vis

VBF 0 car Ith = 1,15xItot vario p 169

14

Disjoncteur

2. 1Disjoncteur magnétothermique

Un disjoncteur magnéto thermique est composé de 2 parties :

� une partie thermique qui protège les biens contre les faibles et les fortes surcharges,� une partie magnétique qui protège les biens contre les courts circuits.

15

Les calibres normalisés sont les mêmes que pour les fusibles. On peut doncaisément remplacer un porte fusible par un disjoncteur et inversement.

contre les courts circuits.

Symbole du disjoncteur magnéto thermique :

Protection thermique

Protection magnétique

2. 1Disjoncteur magnétothermique

16

Animation

2. 1Disjoncteur magnétothermique avec différentiel

La plupart du temps, on retrouve en industriel des blocs additifs différentiels qui réalise les mêmes fonctions qu’un disjoncteur différentiel.

17

Ils viennent se clipser sur le disjoncteur magnétothermique.

ATTENTION : ON PARLE SOUVENT D’INTERRUPTEUR DIFFERENTIEL, EN FAIT :

DISJONCTEUR DIFFERENTIEL = INTERRUPTEUR DIFFERENTIEL + DISJONCTEUR MAGNETO THERMIQUE

2. 1Disjoncteur magnétothermique avec différentiel

Le contact directIl y a contact direct lorsqu’une personne vient toucher

un conducteur ou une pièce normalement sous tension.

Le contact indirectC’est le contact d’une personne avec une masse mise accidentellement

18

Le contact indirectC’est le contact d’une personne avec une masse mise accidentellement

sous tension. Cela peut provenir d’un défaut d’isolement de l’appareil.

Le dispositif différentiel est composé de 3 bobines placées sur un circuit magnétique appelé tore :

�La bobine de phase correspondant au courant entrant Ie�La bobine de neutre correspondant au courant sortant Is�La bobine de détection ou de déclenchement correspondant au courant de fuite.

2. 1Disjoncteur magnétothermique avec différentiel

Lors d’un fonctionnement normal, le courant circulant dans la phase est égal au courant circulant dans le neutre. Les bobines de phase et de neutre étant montées en sens contraire, le flux engendré par les 2 bobines est nul dans le

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flux engendré par les 2 bobines est nul dans le tore et la bobine de déclenchement ne détecte aucun flux.

Si un défaut de fuite apparaît comme dansLa figure ci contre, les 2 courants ne sont plus égaux.

Il se crée alors un flux dans le tore qui est détecté par la bobine de déclenchement.

Elle donne alors l’ordre d’ouvrir le circuit de déclenchement. La valeur de déclenchement est appelé sensibilité et est notée I∆N (se lit I delta N)

ANIMATION

2. 1Disjoncteur : courbe de déclenchement

Courbe B

Le disjoncteur a un déclenchement magnétique relativement bas (entre 3 et 5xIn) et permet d’éliminer les courts-circuits de très faible valeur. Cette courbe est également utilisée pour les circuits ayant deslongueurs de câbles importantes, notamment en régime TN.

La norme imposent au moins l’existence des courbes B, C et D qui détermine la façon selon laquelle le disjoncteur va disjoncter suivant son utilisation. On choisira la courbe de fonctionnement du disjoncteur en fonction du type de récepteurs (résistifs, inductifs) et de la ligne à protéger :

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longueurs de câbles importantes, notamment en régime TN.

Courbe Cce disjoncteur couvre une très grande majorité des besoins (récepteurs inductifs) et s’utilise notamment dans les installations domestiques. Son déclenchement magnétique se situe entre 5 et 10xIn.

Courbe D

cette courbe est utilisée pour la protection des circuits où il existe de très fortes pointes de courant à la mise sous tension (ex: moteurs). Le déclenchement magnétique de ce disjoncteur se situe entre 10 et20xIn.

2. 1Disjoncteur : courbe de déclenchement

21

2.2. Choix du disjoncteur magnéto-thermique à dispositif différentiel qui protège le moteur de l’agitateur.

GV2 – P page 132

Q1. Nous voulons un Pdc entre 35 et 100 kA. Déterminer le type de disjoncteur .

22

Q2. Déterminer la référence du disjoncteur.

GV2 P16 page 136

Fusible

23

Fusible

2.3. Fusible

Les fusibles sont différenciés par leur classe de protection choisie suivant leurutilisation :

�Classe gG : fusibles d’usage général ; ils protègent contre les surcharges et lescourts-circuits. Ce sont ceux qui sont utilisés dans les installations domestiques oudans les circuits de distribution des installations.

�Classe aM : fusibles d'accompagnement moteur ; ils sont prévus uniquement pour

24

�Classe aM : fusibles d'accompagnement moteur ; ils sont prévus uniquement pourla protection contre les courts-circuits surtout pour les moteurs à courantalternatif.

Cartouches cylindriques Cartouche à couteaux

2.3. Fusible : constitution

Couteau

Corps de la cartouche

Barrette fusible

25

Couteau

Vis de fixation

du flasque

L'élément fusible (ou de fusion) est placé dans une enveloppe de porcelaine letout étant rempli de silice.

Lorsque l’intensité qui traverse le fusible est supérieure au calibre de celui-ci àcause d’une surcharge ou d’un court-circuit, l’élément fusible fond.

2.3. Fusible : percuteur

Tous les fusibles n'ont pas de percuteur, c'est à choisir dans les caractéristiques du fusible au moment de l'achat

26

2.3. Fusible : critères de choix

Courant nominal (In) : L’intensité nominale est l’intensité qui peut traverser indéfinimentun fusible sans provoquer ni échauffement anormal, ni fusion. C’est le calibre du fusible.

Tension nominale (Un) : La tension nominale est la tension du réseau dans lequel le fusible peutêtre utilisé (250, 400, 500 ou 600 V).

Courant de non fusion (Inf) : C’est la valeur du courant qui peut être supporté par l’élément

27

Courant de non fusion (Inf) : C’est la valeur du courant qui peut être supporté par l’élémentfusible, pendant un temps conventionnel, sans fondre.

Courant de fusion (If) : C’est la valeur du courant qui provoque la fusion du fusible avant la findu temps conventionnel.

Pouvoir de coupure (PdC) : C’est le courant maximal qu’un fusible peut couper en évitant laformation d’un arc électrique qui pourrait retarder dangereusement la coupure du courant. Lesfusibles possèdent toujours des pouvoirs de coupure élevés (Pdc en kA).

Classe de protection : gG ou aM

Durée de coupure : La durée de coupure est le temps qui s’écoule entre le moment oucommence à circuler un courant suffisant pour provoquer la fusion et la fin de la fusion.

2.3. Fusible : courbe de fusion

Cette courbe est donnée par le Fabricant. Elle donnele temps de fusion d’un fusible en

28

d’un fusible en fonction du calibre fusible et du courant de défaut.

2.3. Fusible : règles de protection

Contre les surcharges (si classe gG)

IB ≤≤≤≤ In ≤≤≤≤ Iz / k3In : le calibre du fusible (courant assigné)

IB le courant d’emploi du circuit

La représentation graphique des relations précédentes est donnée par la figure suivante.

29

IB le courant d’emploi du circuitIz le courant admissible de la canalisation

k3 facteur de correction pour les fusibles ayant pour valeurs :

k3 = 1,31 pour In < 10Ak3 = 1,21 pour 10A < In <25Ak3 = 1,1 pour In > 25A

Remarque : La valeur de k3 est fonction du courant assigné du fusible.

2.3. Fusible : règles de protection

Contre les court-circuits

Le pouvoir de coupure doit être au moins égal au courant de court-circuit au point où ilest placé.

PdC > Icc

Les cartouches industrielles ont un calibre inférieur pour la même taille mais leurpouvoir de coupure est généralement de 100kA.

30

pouvoir de coupure est généralement de 100kA.

2.3. Fusible : fusibles ultrarapides

Il existe une catégorie de fusibles ultrarapides destinés à la protection des appareils ou composants électroniques, un fabricant les appellent "protistors".

Ces fusibles, comme leur nom l’indique, ont un temps de fusion très rapide pour éviter en cas de défaut de détériorer les composants électroniques.

2.4. Choix du fusible et du sectionneur associé pour la protection du moteur de l’agitateur

Q1. Déterminer la classe de protection du fusible pour protéger le moteur. Expliquer pourquoi.

aM car moteur Idémarrage donc seulement cc, il faudra mettre un relais thermique.

31

il faudra mettre un relais thermique.

Q2. Notre sectionneur est le LS1D32, déterminer la taille des fusibles associés

10x38

Q3. Déterminer la référence du fusible en fonction du courant consommé par le moteur

DF2CA25 p 165

2.5. Choix du fusible pour protéger le transformateur partie commande.

Q1. Déterminer la classe de protection du fusible. Expliquer pourquoi.

gG car pas un moteur donc pas de courant démarrage

Q2. Notre porte fusible contient des fusible 8.5 x 31.5. Déterminer la référence de

32

Q2. Notre porte fusible contient des fusible 8.5 x 31.5. Déterminer la référence de notre fusible sachant que le courant dans les conducteurs partie commande ne dépassera pas 2A.

DF2BN0200

Q3. Déterminer le temps que va mettre le fusible à fusionner pour un défaut de Id = 7A

0.8s

Relais

33

Relaisthermique

2.6. Relais thermique

C'est un organe de protection contre les surcharges.

Rappel : une surcharge est une élévation anormale ducourant consommé par des récepteurs électriques dansdes proportions raisonnables.

34

95 97 1 3

5

96 98 2 4

6

Symbole :

2.6. Relais thermique : réglage

Le relais thermique possèdeune plage de réglage,exemple: 15 à 18 A.

Il faudra régler le courantqui correspond à l’utilisation

35

qui correspond à l’utilisationà l’aide de la mollette bleu.

2.6. Relais thermique : Principe de fonctionnement

Le relais thermique est constitué de bilamemétallique qui sont calibrer en fonction de laplage de réglage du relais thermique.

Au passage du courant, les bilames se déformentmais lorsqu’il y a aura une surcharge, les bilames

36

mais lorsqu’il y a aura une surcharge, les bilames vont tellement se déformer qu’ils vont faire déclencher le contact.

Il faut réarmer le relais (bouton rouge) pour pourvoir réutiliser le relais une fois le défaut réparer.

2.6. Relais thermique : Courbes de déclenchement

Cette courbe est donnée par le Fabricant. Elle donnele temps de déclenchementdu relais en fonction du courant deréglage et du courant

37

réglage et du courant de défaut

2.6. Relais thermique : Courbes de déclenchement

Selon les applications, la durée normale de démarrage des moteurs peut varier de quelques secondes (démarrage à vide ) à quelques dizaines de secondes (machine entraînée à grande inertie). Pour répondre à ce besoin la norme définit pour les relais de protection thermique trois classes de déclenchement :

- Classe 10 : temps de démarrage inférieur à 10s (applications courantes). - Classe 20 : temps de démarrage inférieur à 20s - Classe 30 : temps de démarrage inférieur à 30s

38

- Classe 30 : temps de démarrage inférieur à 30s

2.7. Choix du relais thermique pour protéger le moteur de l’agitateur

Q1. Déterminer la classe de déclenchement de ce relais thermique pour un application courante. expliquer pourquoi.

classe 10

39

Q2. Nous resterons dans la gamme tesys d, déterminer la référence du relais thermique avec un raccordement par vis étriers.

LRD22 p 179

Contacteur

40

Contacteur

3.1. Contacteur : Rôle et principe de fonctionnement

Le contacteur est un appareil capabled’établir et de couper de très fortesintensités.

41

Le contacteur électromagnétique estun appareil mécanique de connexioncommandé par un électroaimant. Ilfonctionne en tout ou rien. Lorsque labobine de l’électroaimant est alimentée(partie commande), le contacteur seferme, établissant, par l’intermédiaire depôles, le circuit entre le réseaud’alimentation et le récepteur (partiepuissance).

3.1. Contacteur : Constitution et symbole

Le circuit magnétique des bobines alimenté en courant alternatif est feuilleté et comporte des

42

comporte des spires de Frager pour éviter les vibrations.

3.1. Contacteur : Critères de choix

Un contacteur va se choisir suivant :

� Le courant nominal traversant les pôles� Le nombre de pôle (nombre de contact de puissance).� Le type de contact auxiliaire (nombre de contactnormalement fermé ou ouvert).

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normalement fermé ou ouvert).� La valeur de la tension du circuit de commande (bobineet contacts auxiliaires exemple : 48V)� Le type de tension du circuit commande (alternatif oucontinu).� Le mode de fonctionnement du contacteur défini par lacatégorie d’emploi� La durée de vie.

3.1. Contacteur : Catégorie d’emploi

Elle est normalisée et dépend de la nature du courant et du type de récepteur associéau contacteur.

CATEGORIE FONCTIONS A REALISER UTILISATION

AC1 Le contacteur établit In et coupe In Résistance, distribution

En courant alternatif :

44

AC3Le contacteur établit Id (≈ 5 à 7 In) et

coupe InMoteur asynchrone à cage

(coupure moteur lancé)

AC4Le contacteur établit Id (≈ 5 à 7 In) et

peut couper Id

Moteur asynchrone à cage (marche par à coups ou

freinage à contre-courant)

AC2Le contacteur établit Id (≈ 2,5 In) et

peut couper Id

Moteur asynchrone à rotor bobiné ( démarrage , marche

par à-coups ou freinage à contre-courant)

3.1. Contacteur : Tension de la bobine

La référence d’un contacteur doit être compléter par les 2 lettres caractérisantla tension de la bobine

extrait du catalogue Schneider électric :

45

3.1. Contacteur : Contacts auxiliaires

Il est possible que suivant le dispositif de commande ducontacteur, le seul contact normalement ouvert auxiliairene suffise pas.C’est pour cela qu’il existe des blocs auxiliairesinstantanés additifs qui regroupent 2 ou 4 contacts engénéral (2 normalement fermés et 2 normalement ouvert)

Contacts auxiliaires instantanées

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général (2 normalement fermés et 2 normalement ouvert)utilisables dans les circuits de commande.

Il contient des contacts auxiliaires temporisés. Ilsouvrent ou ils ferment un ou plusieurs contacts avecun retard réglable.

Contacts auxiliaires temporisés

3.2. Choix du contacteur pour commander le moteur de l’agitateur

Q1. Déterminer la catégorie d’emploi de ce contacteur.

AC3 moteur asynchrone à cage coupure moteur lancé.

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Q2. Nous resterons dans la gamme tesys d, déterminer la référence du contacteur avec un raccordement par vis étriers sachant que la bobine est alimentée en 24V~

LC1D18B7 car moteur Pabs = 7.1kW p 106

3.3. Choix du contacteur pour commander le chauffage

Q1. Déterminer la catégorie d’emploi de ce contacteur.

AC1 chauffage = résistance

Q2. Nous resterons dans la gamme tesys d, déterminer la référence du contacteur

48

Q2. Nous resterons dans la gamme tesys d, déterminer la référence du contacteur avec un raccordement par vis étriers sachant que la bobine est alimentée en 24V~

4.33A donc LC1D09 ou LC1D12 B7