Résumé général - Cours d'Electrotechnique avec Maxicours

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Résumé général

Cette partie de cours contient le résumé de chacune des études du module.

Après l'avoir lue, vous serez en mesure d'évaluer si vous avez bien retenu les points importants.

Si vous ne comprenez pas entièrement certains sujets énoncés dans les pages qui suivent, n'hésitez pas à reprendre la lecture de l'étude qui s'y rapporte et à recommencer un ou plusieurs exercices.

Résumé sur les transformateurs :

Transformateurs monophasés

• Un transformateur est constitué de deux enroulements (primaire et secondaire) réalisés autour d'un circuit magnétique.

• La formule de Boucherot nous permet de calculer la valeur efficace de la f.é.m. induite E :

.

• Le rapport de transformation est le rapport de la tension de sortie U2 sur la tension d'entrée U1. C'est aussi le rapport du courant d'entrée I1 par rapport à celui de sortie I2 :

.

• Le circuit magnétique est constitué d'un empilage de tôles pour réduire les pertes.

Transformateurs triphasés

• Un transformateur triphasé est équivalent à trois transformateurs monophasés.

• Les enroulements qui peuvent être couplés en triangle (D et d), en étoile (Y et y) ou en zig-zag (Z et z) peuvent être disposés sous une forme concentrique ou alternée autour du noyau. Le déphasage entre la tension primaire et secondaire est caractérisé par l'indice horaire du couplage.

Résumé sur les génératrices de courant alternatif :

Alternateurs

• Le fonctionnement des alternateurs repose sur le principe de l'induction électromagnétique.

• La valeur de la tension induite varie selon trois facteurs :

- l'intensité du champ magnétique ;

- la vitesse de déplacement de la partie mobile ;

- le nombre de spires de la bobine induite.

• La partie fixe de l'alternateur s'appelle le stator ; sa partie mobile se nomme le rotor.

• L'induit est constitué de l'ensemble des bobines dans lesquelles la tension est induite.

• L'inducteur est constitué de l'ensemble des bobines qui produisent le champ magnétique.

• L'induit et l'inducteur d'un alternateur peuvent être mobiles ou fixes selon la construction particulière de la machine.

Paramètres des circuits

• Dans un alternateur triphasé, les enroulements de l'induit peuvent être raccordés en étoile ou en triangle.

• Pour un branchement en étoile, la tension sera égale à  fois la tension d'un enroulement de l'alternateur :

.

Le courant en ligne est égal au courant dans un enroulement :

.

• Pour un branchement en triangle, les équations deviennent :

.

.

• La puissance fournie par la source d'alimentation se calcule à l'aide de l'équation qui suit :

.

• Le couplage d'un alternateur sur le réseau peut se faire lorsque les f.é.m. ont même valeur, même fréquence et les phases dans le même ordre.

Résumé sur les moteurs triphasés :

Moteurs triphasés

• En industrie, la popularité des moteurs asynchrones triphasés s'explique par leur simplicité et leur robustesse.

• Le fonctionnement des moteurs triphasés repose sur le principe du champ magnétique tournant créé par le stator du moteur.

• La majorité des moteurs asynchrones possèdent un rotor ayant la forme d'une cage d'écureuil, d'où ils tirent leur nom de moteurs à cage d'écureuil. Ces moteurs conviennent à plus de 85 % des applications industrielles.

• Certains moteurs asynchrones possèdent un rotor constitué d'un bobinage triphasé relié à trois résistances externes (rhéostat) par l'intermédiaire de bagues collectrices. Les moteurs à rotor bobiné permettent d'augmenter le couple de démarrage et de régler la vitesse de marche du moteur.

• Pour inverser le sens de rotation d'un moteur triphasé, il suffit d'inverser deux des trois fils d'alimentation.

Paramètres

 La vitesse synchrone des moteurs asynchrones représente la vitesse de rotation du champ magnétique tournant et est définie par l'équation suivante :

.

p étant le nombre de paires de pôles du moteur.

• Les moteurs asynchrones tournent à une vitesse légèrement inférieure à la vitesse synchrone. La différence entre la vitesse synchrone Ns et la vitesse de rotation N du rotor s'appelle glissement et correspond à l'équation suivante :

• Les moteurs synchrones possèdent un rotor bobiné alimenté par une source externe de courant continu. En plus de tourner à une vitesse constante, ces moteurs permettent un réglage de leur facteur de puissance lorsque l'on fait varier le courant d'excitation.

Résumé sur les moteurs monophasés :

Moteurs monophasés

• Les moteurs à phase auxiliaire se composent d'un rotor de type cage d'écureuil et d'un stator, comprenant les enroulements de marche et de démarrage (auxiliaire).

• Les enroulements de marche et de démarrage sont disposés dans les encoches du stator et décalés les uns par rapport aux autres.

• Le champ magnétique tournant nécessaire au démarrage du moteur est produit par le déphasage entre les courants de marche et de démarrage.

• Lorsque la vitesse du rotor atteint environ 75 % de la vitesse nominale du moteur, l'enroulement de démarrage est débranché du circuit par l'action d'un interrupteur centrifuge.

• Dans ce module, vous avez étudié deux types de moteurs à phase auxiliaire :

- le moteur à phase résistive ;

- le moteur à condensateur de démarrage ou à condensateur permanent, qui est un moteur à phase résistive auquel on a ajouté un condensateur relié en série avec l'enroulement de démarrage. Ce dispositif permet d'augmenter le couple de démarrage du moteur.

• Pour inverser le sens de rotation de ces deux types de moteurs, il suffit d'inverser le courant dans l'un ou l'autre des enroulements de marche ou de démarrage.

• Le moteur à bague de déphasage est utilisé dans des applications de faible puissance.

• Le moteur universel est utilisé lorsque la charge nécessite un fort couple de démarrage. On peut facilement faire varier la vitesse du moteur universel.

Résumé sur le démarrage des moteurs :

Démarrage des moteurs

• Le démarrage à pleine tension des moteurs constitue la méthode de démarrage la plus utilisée en raison de sa simplicité.

• Le démarrage à pleine tension est réalisé par l'intermédiaire de démarreurs manuels, de démarreurs automatiques et de démarreurs inverseurs.

• Les démarreurs automatiques sont commandés à l'aide de postes à boutons-poussoirs.

• Le démarrage à pleine tension permet de développer un couple maximal au démarrage mais provoque de forts courants durant cette période.

• Lorsque le courant de démarrage atteint des valeurs excessives, on emploie des démarreurs à tension réduite pour limiter le courant durant la période de démarrage. Toutefois, la limitation du courant de démarrage réduit d'autant le couple de démarrage du moteur.

• Les types de démarreurs à tension réduite les plus fréquemment utilisés sont :

- les démarreurs à tension réduite par résistance ;

- les démarreurs à tension réduite par autotransformateur ;

- les démarreurs à tension réduite "étoile-triangle" ;

- les démarreurs à tension réduite à semi-conducteurs.

• Le démarrage par élimination de résistance statorique consiste à insérer des résistances dans le circuit du moteur. Après un certain temps, les résistances sont court-circuitées et la pleine tension est appliquée au moteur.

• Le démarrage par auto-transformateur consiste à brancher le moteur aux prises autotransformateur (souvent à la prise à 65 %) durant la période de démarrage. Après un certain temps, la pleine tension (100 %) est appliquée au moteur.

• Le démarrage "étoile-triangle" consiste à brancher en étoile les enroulements de phase du moteur durant la période de démarrage. Après un certain temps, les enroulements sont branchés en triangle, permettant ainsi d'appliquer la pleine tension aux enroulements de phase.

• Les démarreurs électroniques peuvent remplacer les autres types de démarreurs à tension réduite. Des potentiomètres installés sur la carte du circuit imprimé permettent de régler différents paramètres de démarrage.

• Le démarrage par élimination de résistance rotorique s'apparente aux démarreurs à tension réduite en ce sens qu'il permet de réduire le courant absorbé au démarrage. Il conserve cependant un fort couple de démarrage.

Résumé sur les circuits de moteurs :

Circuits de moteurs

• Les dispositifs de commande sont principalement utilisés pour donner des commandes de marche ou d'arrêt.

• Les dispositifs de commande sont munis d'un ou de plusieurs contacts pouvant être O ou F selon l'application souhaitée.

• Il existe une gamme étendue de dispositifs de commande. Parmi ceux-ci, les principaux sont :

- les boutons-poussoirs ;

- les boutons tournants ou commutateurs ;

- les interrupteurs de position ;

- les interrupteurs à pression ;

- les interrupteurs à flotteur. 

• Les capteurs servent à détecter la présence d'éléments métalliques ou non.

• Les capteurs de proximité inductifs sont utilisés pour détecter des matériaux ferreux. Leur distance de détection varie de 0,5 à 20 mm selon le modèle.

• Les capteurs de proximité capacitifs sont sensibles à tous les types de matériaux. Ces capteurs sont habituellement munis d'une vis de réglage permettant de régler la distance de détection en fonction de la composition de l'objet à détecter.

• Les capteurs de proximité photoélectriques sont utilisés pour la détection de matériaux opaques ou transparents. Leur distance de détection peut varier de quelques centimètres à quelques mètres, selon le modèle.

• Les capteurs photoélectriques mettent à profit trois modes de détection :

- le type barrage utilise une source lumineuse et un récepteur montés face à face dans l'axe de détection ;

- le type reflex réunit en un même boîtier la source lumineuse et le récepteur. Un réflecteur est utilisé pour diriger le rayon lumineux vers le récepteur ;

- le type proximité est semblable au type reflex. Cependant, l'objet à détecter sert de réflecteur pour diriger le rayon lumineux vers le récepteur.

• Dans les circuits de moteurs, les relais temporisés sont utilisés pour créer des périodes de temporisation d'une durée réglable.

• On retrouve deux types de relais temporisés :

- les relais temporisés à l'enclenchement (travail), qui font commencer la période de temporisation lorsque la bobine du relais est alimentée ;

- les relais temporisés au déclenchement (repos), qui font commencer la période de temporisation lorsque l'alimentation de la bobine du relais est coupée.

• Les relais thermiques servent à protéger le moteur contre les surcharges.

• La commande "à-coups" est utilisée pour faire tourner un moteur par à-coups.

• La commande automatique permet la mise en marche ou l'arrêt du moteur sans intervention humaine.

Résumé sur le dépannage de circuits de moteurs :

Dépannage

• Les principaux instruments de mesure employés lors du dépannage des circuits de moteurs sont les suivants :

- le multimètre, pour les lectures de tension et de résistance ;

- la pince ampèremétrique, pour les lectures de tension, de résistance et de courant ;

- le mégohmmètre, pour la vérification de la résistance d'isolement de l'équipement ;

- le tachymètre, pour la mesure de la vitesse de rotation du moteur.

• Après avoir identifié le problème de fonctionnement, la technique de dépannage s'exécute en trois étapes :

1. Causes possibles

Cette étape consiste à énumérer les causes possibles de la panne dans l'ordre dans lequel elles risquent le plus de se produire.

2. Vérifications et diagnostic

Cette étape consiste à vérifier, à l'aide des sens ou des instruments de mesure appropriés, chacune des causes identifiées à l'étape 1. Ces vérifications servent à poser le diagnostic.

3. Remèdes et remise en service

Cette dernière étape consiste à appliquer le remède nécessaire à la remise en marche du système.

• Les remèdes les plus fréquents sont :

- le ré-enclenchement (reset) d'un dispositif ;

- le remplacement d'un composant ;

- le branchement d'un fil ;

- le nettoyage d'un composant.

• Lorsque l'on applique le remède, il s'avère essentiel de couper l'alimentation du circuit et de verrouiller l'interrupteur principal en position hors tension (off).

• Lorsque le remède a été apporté au circuit, il faut s'assurer d'un fonctionnement conforme lors de la remise en service en vérifiant :

- le fonctionnement du cycle ;

- la capacité des dispositifs de sécurité ;

- le fonctionnement du moteur.

Voilà qui complète le résumé de ce module. Lorsque vous avez bien saisi les points importants qu'il contient, passez à l'activité synthèse.

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