Commande automatique (1) - Cours d'Electrotechnique avec Maxicours

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Commande automatique (1)

Jusqu'à présent, les circuits de commande de moteurs que vous avez étudiés nécessitaient une intervention humaine pour commander le démarrage et l'arrêt du moteur.

Toutefois, dans certaines applications, on veut que les commandes de marche et d'arrêt soient transmises automatiquement au moteur en fonction d'une situation précise.

Cette étude vous présentera différents circuits utilisant le mode de commande automatique.

Vous apprendrez :

  • comment brancher des temporisateurs dans ces circuits de manière à créer un délai entre deux actions ;
  • comment utiliser des circuits de commande automatique de pompes et de convoyeurs.
1. Circuits avec temporisateurs

Il arrive que l'on désire commander le démarrage ou l'arrêt séquentiel de plusieurs moteurs.

Cela peut être le cas d'une installation constituée d'une chaîne de convoyeurs.A ce moment, on doit ajouter des temporisateurs au circuit.

Temporisation à l'alimentation :

Vous avez vu que pour réaliser une temporisation à l'alimentation, on emploie des temporisateurs avec retard à l'enclenchement (travail).

Le circuit de la figure suivante constitue le schéma d'un circuit de commande de démarrage séquentiel de deux moteurs. Ce circuit utilise ce mode de temporisation.

Démarrage séquentiel de deux moteurs :

Analysons le circuit de la figure ci-dessus.

- Lorsque l'on appuie sur le bouton "marche", on alimente la bobine du contacteur KM1 de même que la bobine du relais temporisé KA1. A cet instant, le moteur 1 démarre et la période de temporisation commence.

- Lorsque l'on relâche le bouton "marche", les bobines KM1 et KA1 demeurent alimentées grâce au contact auxiliaire KM1, qui joue le rôle de mécanisme de maintien.

- A la fin de la période de temporisation de deux secondes, le contact KA1 du relais temporisé se ferme, alimentant alors la bobine KM2, ce qui entraîne le démarrage du moteur 2.

- Lorsque l'on appuie sur le bouton "arrêt", on coupe l'alimentation des bobines KM1 et KM2. Les contacts reviennent à leur position de repos, provoquant l'arrêt des deux moteurs.

Temporisation à la fin de l'alimentation :

Pour réaliser une temporisation à la fin de l'alimentation, vous avez vu que l'on fait appel à des temporisateurs avec retard au déclenchement (repos). C'est le cas du circuit de la figure suivante, qui représente le schéma d'un circuit de commande d'arrêt séquentiel de deux moteurs. Cette fonction peut s'avérer utile, par exemple, lorsque deux convoyeurs fonctionnent de manière séquentielle et que l'on souhaite que le dernier se vide complètement avant de s'arrêter.

Arrêt séquentiel de deux moteurs :

Effectuons l'analyse du circuit de la figure ci-dessus.

- Lorsque l'on appuie sur le bouton "marche", les bobines KM1 et KA1 sont alimentées. Les contacts KM1 et KA1 se ferment instantanément, provoquant le démarrage des deux moteurs.

- Lorsque l'on relâche le bouton "marche", les deux moteurs continuent de tourner grâce au contact auxiliaire KM1, qui joue le rôle de mécanisme de maintien.

- Lorsque l'on appuie sur le bouton "arrêt", les bobines KM1 et KA1 ne sont plus alimentées : le moteur 1 s'arrête. A cet instant, la période de temporisation commence. Le moteur 2 est quant à lui alimenté par l'entremise du contact KA1.

- A la fin de la période de temporisation, le contact KA1 s'ouvre, entraînant l'arrêt du moteur 2.

Commande de pompes :

L'étude de circuits de pompes illustre bien le mode de commande automatique des moteurs.

La fonction première d'un tel système consiste à maintenir la pression ou le niveau de liquide entre des valeurs minimales et maximales présélectionnées.

Pour expliquer le fonctionnement de ce type de circuit, nous analyserons le circuit électrique d'une pompe, apparaissant à la figure suivante.

Ce circuit utilise les modes de marche manuel et automatique.

Circuit électrique élémentaire d'une pompe :

Lorsque le bouton tournant se trouve en position "manuel", la pompe est directement commandée par l'opérateur ou l'opératrice, quelle que soit la pression.

En mode automatique, lorsque la pression diminue et atteint la valeur minimale de réglage, le capteur de pression ou pressostat se ferme et alimente la bobine KM1, ce qui provoque le démarrage du moteur de la pompe.

Lorsque la pression atteint la valeur de présélection maximale, le capteur de pression s'ouvre et la pompe s'arrête.

Circuit avec temps minimal de marche :

La figure suivante montre un circuit avec temps minimal de marche.

Lorsque le démarrage de la pompe est commandé par le capteur de pression, une période de temporisation commence, assurant ainsi le fonctionnement de la pompe pendant au moins trois minutes.

Circuit avec temps minimal de marche :

Cette fonction permet de diminuer le nombre de démarrages de la pompe, augmentant de ce fait la durée de vie de son moteur.

2. Circuit d'alternance

Le circuit d'alternance permet de faire alterner automatiquement l'action de deux moteurs de pompes ou de compresseurs.

Pour réaliser cette fonction, on utilise un relais d'alternance spécialement conçu à cette fin, comme celui apparaissant à la figure suivante. Le relais d'alternance possède une bobine et un contact inverseur. L'action sur le contact s'effectue chaque fois que l'alimentation de la bobine du relais est coupée.

Relais d'alternance :

Le circuit de la figure suivante montre l'utilisation du relais d'alternance pour commander deux pompes alternativement lorsque le capteur de pression commande le fonctionnement d'une des pompes.

Circuit d'alternance :

Analysons ce circuit :

- Lorsque la pression diminue dans le système jusqu'à atteindre la valeur de réglage, le capteur de pression se ferme. Cela entraîne l'alimentation de la bobine du relais d'alternance KA1 et commande le démarrage du moteur de la pompe 2. En effet, le contact se trouve alors en position 13-14.

- Lorsque la pression atteint la valeur maximale de présélection, le capteur de pression s'ouvre, ce qui coupe l'alimentation du relais d'alternance KA1. Ceci a pour effet de déplacer le contact du relais en position 11–12 et d'arrêter la pompe 2.

- A la prochaine action du capteur de pression, ce sera la pompe 1 qui sera sollicitée, puisque le contact du relais sera alors en position 11–12.

Bref, toutes les fois que le capteur de pression s'ouvre, le contact du relais d'alternance change de position, entraînant de ce fait l'alternance des pompes pour effectuer le travail. Cette situation possède l'avantage de répartir également l'usure des deux pompes.

3. Circuit d'alternance et de doublage

Certaines applications requièrent l'utilisation de deux pompes pour que le système fonctionne correctement (doublage).

La première pompe est alors utilisée comme pompe principale, tandis que la seconde agit comme pompe d'appoint pour aider à atteindre la pression ou le débit souhaité dans le système.

Dans cette situation, l'utilisation du relais d'alternance permet à chaque pompe d'agir tour à tour comme pompe principale et comme pompe d'appoint. A ce moment, le temps de fonctionnement des pompes devient sensiblement le même, ce qui permet d'établir un programme d'entretien identique.

La figure suivante montre le circuit de deux pompes fonctionnant en alternance et en doublage.

Ce circuit électrique est celui du système de vidange d'un réservoir contenant un liquide. L'interrupteur à flotteur A est réglé pour agir avant l'interrupteur à flotteur B.

Circuit d'alternance et de doublage :

Effectuons l'analyse du circuit de la figure ci-dessus.

- Si le niveau de liquide augmente dans le réservoir et actionne l'interrupteur A, la pompe 2 démarre et alimente le relais d'alternance.

- Si la pompe 2 ne réussit pas à évacuer le liquide et que le niveau d'eau actionne l'interrupteur B, la pompe 1 démarre à son tour et agit comme pompe d'appoint.

- Lorsque le niveau de liquide diminue suffisamment pour désactiver l'interrupteur B, la pompe 1 s'arrête. Lorsque l'interrupteur A est désactivé à son tour, la pompe 2 s'arrête et le relais d'alternance n'est plus alimenté : son contact se déplace à la position 13-14.

- La prochaine fois que l'interrupteur A sera actionné, la pompe 1 démarrera la première, tandis que la pompe 2 agira comme pompe d'appoint.

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