Dispositifs de commande et de protection - Cours d'Electrotechnique avec Maxicours

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Dispositifs de commande et de protection

Avant de voir en quoi consistent les circuits de commande des moteurs :

voici d'abord des notions portant sur les éléments qui entrent dans la conception de ces circuits.

Cette partie fait l'objet d'un rappel . 

1. Éléments de commande

Les éléments de commande servent d'interface entre l'homme et la machine.

Dans un circuit, ils jouent un rôle spécifique selon la manière dont ils sont branchés.

Un circuit de moteur qui, par exemple, est constitué d'une dizaine de composants de base peut se révéler très complexe.

Chaque composant est disponible dans une grande variété de dimensions et est choisi selon la puissance du moteur à commander.

Toutefois, quelle que soit la dimension d'un composant, le principe de fonctionnement de ce dernier demeure le même.

Sectionneurs :

Un sectionneur est un dispositif qui assure  la séparation entre le circuit du moteur et la source d'alimentation. Il ne possède pas de pouvoir de coupure, il doit donc être actionné à vide.

Un sectionneur a deux états stables :

- ouvert, il assure la séparation ;

- fermé, il établit la liaison électrique.

Lorsqu'il est en position "ouvert", tout l'équipement qui y est rattaché n'est pas alimenté. Dans cette position, il est possible d'installer un cadenas sur le sectionneur pour éviter qu'il ne soit actionné. Cela s'avère très utile et assure la sécurité des personnes lorsqu'on effectue un dépannage.

Les bornes du sectionneur situées du côté de la charge sont directement accessibles pour permettre des lectures de tension. Par contre, les bornes situées du côté de l'alimentation sont difficilement accessibles parce qu'elles sont sous tension.

Il existe des sectionneurs à un, à deux ou à trois pôles. La plupart d'entre eux sont conçus pour contenir les coupe-circuits à fusible.

La figure suivante vous montre le symbole d'un sectionneur bipolaire (à deux pôles) avec fusibles.

Symbole d'un sectionneur bipolaire avec fusibles :

Il comporte parfois des contacts de précoupure qui permettent d'ouvrir le circuit de commande avant le circuit de puissance.

Boutons-poussoirs :

Pour allumer une lampe, on actionne un interrupteur. Ce dernier a deux positions stables : ouvert et fermé. Le bouton-poussoir est également un contact actionné par une pression du doigt. Toutefois, il n'a qu'une seule position stable, celle lorsqu'il est au repos.

Lorsqu'on appuie sur un bouton-poussoir, il change d'état et lorsqu'on le relâche, il revient à sa position initiale grâce à un ressort de rappel. En d'autres termes, un bouton-poussoir ne peut demeurer enfoncé.

Il existe plusieurs genres de boutons-poussoirs :

le bouton-poussoir "marche" ouvert au repos, il est donc "à fermeture" (F). Il est de couleur verte. La partie a de la figure suivante vous montre un bouton-poussoir "F".

le bouton-poussoir "arrêt" fermé au repos, il est donc "à ouverture" (O). Il est de couleur rouge. La partie b de la figure 3.2 vous montre un bouton-poussoir "O".

Boutons-poussoirs F et O :

Il existe également deux autres boutons-poussoirs importants :

le bouton-poussoir d'arrêt d'urgence ;

le bouton-poussoir d'arrêt d'urgence à accrochage.

Le bouton d'arrêt d'urgence est un bouton-poussoir "O" qu'on actionne non seulement pour arrêter le moteur, mais pour ouvrir tout le circuit en cas d'urgence. Il se distingue par son élément de commande en forme de champignon.

La partie a de la figure suivante vous montre le symbole du bouton-poussoir d'arrêt d'urgence.

Lorsqu'il est à accrochage, il ouvre le circuit mais il n'a pas la capacité de revenir à sa position initiale lorsqu'on le relâche. L'automatisme ne pourra donc redémarrer que si on le "déverrouille" en le tirant, le tournant, ou avec une clef.

La partie b de la figure suivante vous montre le symbole du bouton-poussoir d'arrêt d'urgence à accrochage.

Symboles des boutons-poussoirs d'arrêt d'urgence :

Commutateurs :

Un commutateur est un interrupteur à plusieurs positions fixes. Généralement, les commutateurs qu'on trouve en industrie ont trois positions.

La figure suivante vous montre deux types de commutateur.

Types de commutateur :

Relais, relais temporisé, contacteurs :

Relais :

Le relais est un dispositif à contacts actionnés simultanément. Il comprend deux parties distinctes :

  • une bobine ;
  • des contacts.

Lorsque la bobine est excitée (alimentée), une force magnétomotrice est produite dans son noyau. Cela a pour effet de déplacer une pièce mobile, causant ainsi le changement de l'état des contacts du relais.

Ces contacts peuvent être de type "O" ou "F" :

  • un contact "O" s'ouvre ;
  • un contact "F" se ferme.

La majorité des relais possède de un à six contacts. Ces relais sont surtout utilisés comme dispositifs de mémoire dans les circuits de commande de moteur ou pour commuter des charges de faible puissance qui sollicitent un courant de moins de 5 A.

La figure suivante vous montre un relais et le schéma électrique de ce dernier.

Relais :

Relais temporisés :

Un relais temporisé est un relais de commande dont les contacts sont actionnés après un certain temps. Ce temps, qui est réglable, est appelé "temporisation".

Il existe plusieurs sortes de relais temporisés :

- relais temporisés au travail (à l'enclenchement) : les contacts sont actionnés un certain temps après l'alimentation de la bobine ;

- relais temporisés au repos (au déclenchement) : les contacts restent actionnés encore un certain temps après que l'alimentation de la bobine soit coupée.

Les contacts des relais temporisés peuvent être :

- à fermeture (F) ;

- à ouverture (O) ;

- inverseur (OF).

Les relais temporisés peuvent combiner plusieurs des types de contacts ci-dessus avec également des contacts instantanés. La figure suivante vous montre ces différentes possibilités.

Symboles des contacts des relais temporisés :

Contacteurs :

Les contacteurs sont de gros relais destinés à commuter des charges dans un circuit de puissance. Le principe de fonctionnement d'un contacteur est identique à celui d'un relais.

En plus des contacts de puissance, les contacteurs peuvent être munis de contacts auxiliaires.

Parmi ces contacts auxiliaires, on utilise très souvent un contact "F" pour remplir la fonction de contact d'auto-alimentation. Dans ce cas, on le raccorde en parallèle avec le bouton-poussoir "F" de "marche" dans le circuit de commande.

Il assure le maintien de l'alimentation de la bobine lorsque le bouton-poussoir est relâché.

Éléments de protection :

Il y a trois principaux dispositifs de protection électrique :

les fusibles ;

les disjoncteurs ;

les relais de protection thermique.

Fusibles :

Le fusible est un dispositif de protection capable d'interrompre un circuit lorsque à la suite d'un court-circuit, le courant qui y circule devient trop élevé. Il est placé immédiatement après ou sur le sectionneur.

La partie a de la figure suivante représente le symbole d'un fusible.

Symboles des éléments de protection :

Disjoncteurs :

Le disjoncteur est un dispositif à double utilité. Il joue le rôle de sectionneur et celui d'élément de protection. Tout comme les sectionneurs, les disjoncteurs sont conçus pour ouvrir et fermer manuellement les circuits d'un moteur.

Comme élément de protection, si le courant dépasse la limite prédéterminée, le disjoncteur "se déclenche" automatiquement, ouvrant ainsi le circuit.

La partie b de la figure ci-dessus représente le symbole d'un disjoncteur tripolaire.

Relais de protection thermique :

Un relais thermique est un dispositif de protection qui sert à protéger le moteur contre les surcharges. Il est muni d'éléments chauffants (le symbole qu'on place dans le circuit de puissance) et d'un contact "O" (qu'on place dans le circuit de commande).

Lorsqu'une surcharge se produit et dépasse la limite prédéterminée du relais thermique, les éléments chauffent, se dilatent et provoquent l'ouverture du circuit de commande par l'intermédiaire contact "O".

2. Résumé sur les dispositifs de commande et de protection

A la suite de cette étude, vous devriez retenir plus particulièrement les points suivants :

• Dans un circuit de moteur se trouvent des éléments de commande et de protection.

• Les éléments de commande servent à commander le moteur pour exécuter plusieurs tâches.

• Les principaux éléments de commande sont :

le sectionneur ;

les boutons-poussoirs, les commutateurs ;

les relais, les relais temporisés, les contacteurs.

• Les éléments de protection servent à protéger le circuit du moteur contre les surcharges et les surintensités.

• Il y a trois principaux dispositifs de protection électrique :

les fusibles ;

les disjoncteurs ;

les relais de protection thermique.

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