Les démarreurs progressifs et les convertisseurs de fréquence sont des systèmes de commande d'entraînement numériques qui dominent largement le marché de l'électronique de sécurité et de l'automatisation des bâtiments. Parmi leurs nombreux avantages, on peut citer une courbe de démarrage douce ou la possibilité de gérer le régime moteur. Pour garantir un fonctionnement optimal, il convient de garder à l'esprit qu'ils nécessitent des composants de distribution de puissance, notamment des interrupteurs magnétiques.
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De plus, les contacteurs restent un élément important des systèmes industriels modernes de commutation des moteurs : ils contrôlent directement l'entraînement. Cet article aborde en détail le rôle des contacteurs et des interrupteurs moteur dans le contrôle et la protection efficaces des entraînements. Il aborde également les principaux enjeux liés au choix et à la configuration des protections. Une connaissance approfondie du principe de fonctionnement des dispositifs est essentielle à la mise en œuvre de systèmes de contrôle d'entraînement fiables et efficaces dans les nombreuses applications industrielles.
Comment les équipements de sécurité protègent-ils contre les pannes ?
Dans le cas des moteurs électriques, on distingue principalement deux types de défaillances : les courts-circuits et les surcharges. Ces deux phénomènes représentent un danger majeur pour les systèmes et, en raison de leurs caractéristiques différentes, les dispositifs de protection du système doivent être capables de détecter les deux cas indépendamment.
La principale cause des courts-circuits est la détérioration de l'isolation des circuits, qui peut survenir lorsque des courants très élevés traversent l'installation, ce qui peut entraîner des dommages immédiats aux équipements connectés. Les premiers moyens de protection couramment utilisés contre ce phénomène étaient les fusibles. En cas de courant élevé, ils coupaient le système en brûlant l'insert. En raison des limites de leur utilisation unique, ces solutions ont été remplacées par des dispositifs automatiques, notamment des interrupteurs magnétiques ou des dispositifs combinés et hybrides.
La surcharge du variateur est causée par le dépassement des paramètres techniques du fabricant de la machine concernant l'environnement de travail ou les paramètres de fonctionnement du moteur. Le dépassement de ces limites peut entraîner une surcharge, susceptible d'entraîner une baisse de vitesse ou une interruption complète du fonctionnement de la machine. Dans les deux cas, le courant consommé par le moteur est supérieur à la valeur de base. En raison du risque élevé de surchauffe dans ces conditions, la machine ne peut continuer à fonctionner sans s'exposer à des dommages permanents. Les systèmes de démarrage progressif et les onduleurs intègrent une protection contre les surcharges. En cas de démarrage direct, la seule protection efficace est assurée par des relais thermiques ou d'autres types de protection thermique, tels que les systèmes combinés ou hybrides mentionnés précédemment.
Interrupteurs magnétiques
Les interrupteurs magnétiques assurent la fonction principale de protection du moteur contre les courts-circuits. De par leur conception, ces protections permettent une réaction rapide et l'interruption du système en cas de surintensité. Des accessoires, comme des modules d'indication de défaut ou une télécommande, permettent d'étendre les fonctions des interrupteurs magnétiques. Il est important de noter que pour une protection complète dans un système à démarrage direct, l'interrupteur magnétique doit être équipé d'un élément thermique !
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Protection thermique et magnéto-thermique combinée
Le relais thermique est un dispositif de protection contre les surcharges de base, qui, dans sa forme de base, est un dispositif distinct. Pour assurer une protection complète contre les courts-circuits et les surcharges, il doit être coordonné avec la protection magnétique décrite précédemment.
Le module de protection thermique existe également sous forme de protection intégrée avec module magnétique. Cette solution est alors appelée interrupteur magnéto-thermique, interrupteur combiné ou, plus communément, interrupteur moteur. Dans chacune des configurations ci-dessus, le système bimétallique intégré interrompt l'alimentation en cas de surcharge, afin de limiter la surchauffe potentielle.
Les interrupteurs moteurs (combinés) peuvent être utilisés avec un bouton-poussoir ou un entraînement rotatif, selon vos préférences. Ces deux variantes sont disponibles chez Schneider Electric Pologne.
Contacteurs, ou comment allumer facilement le moteur ?
Après la protection contre la tension, il est nécessaire de fournir des fonctions de contrôle du fonctionnement du système. Pour ce faire, l'élément principal est un contacteur qui, lorsqu'une tension est appliquée à sa bobine électromagnétique, active les circuits principaux du dispositif, permettant ainsi la circulation du courant.
Pour les applications simples et peu exigeantes, les contacteurs de la gamme de base, comme la série Easy de Schneider Electric, sont adaptés. Ils se distinguent par leur excellent rapport qualité-prix. Cette série est très appréciée des clients grâce à son excellent rapport qualité-prix et à sa durabilité de 10 millions de cycles.
Environnement de travail des contacteurs industriels
Pour des applications plus étendues, impliquant diverses exigences électriques et industrielles, les appareils doivent respecter des exigences strictes en matière de durabilité et permettre l'extension des fonctions grâce à des accessoires. Dans ce cas, les solutions de la série Schneider Electric TeSys Deca sont parfaitement adaptées. Cette gamme de contacteurs se distingue par une durée de vie mécanique de 30 millions de cycles à 60 cycles par minute, constituant un élément fonctionnel durable et sans défaillance du système.
Grâce à leur bobine à faible courant, les contacteurs sont parfaitement compatibles avec les automates programmables sans ajout de relais. Les contacts auxiliaires NO + NF standard et les contacts supplémentaires disponibles sous forme de modules optionnels sont en miroir, ce qui garantit que le signal de contact indique toujours l'état réel de l'appareil, même en cas de contact entre les voies principales. Cette fonctionnalité permet l'utilisation des solutions TeSys Deca dans les applications de sécurité. Grâce aux nombreux certificats et déclarations de conformité de cette gamme de produits, cette série garantit fiabilité et longévité.
Caméras monoblocs pour applications plus avancées
Lors de la planification de systèmes de contrôle pour plusieurs moteurs, des exigences de protection plus élevées apparaissent. Dans ce cas, il est judicieux d'envisager l'utilisation de dispositifs combinés assurant simultanément les fonctions de contrôle des éléments thermiques et de protection contre les courts-circuits.
Le dispositif combiné, sous forme de monobloc, permet d'obtenir une coordination totale (sans obligation de tester et de remplacer le dispositif après un court-circuit). Son fonctionnement précis, combiné à sa résistance à la température ambiante, garantit la mise en œuvre du réglage de la protection thermique électronique. Le monobloc permet également de gagner de la place et de gagner du temps lors de l'installation. Schneider Electric propose une gamme de systèmes hybrides TeSys Ultra, dont la fonction de base de variateur peut être étendue grâce à une large gamme de modules supplémentaires pour le démarrage de moteurs bidirectionnels.
Contacteurs IIoT - démarrage direct à l'ère de l'Industrie 4.0
TeSys™ Island est la dernière version de dispositifs permettant une gestion numérique intelligente de la charge et la transmission de données pour optimiser l'efficacité des moteurs et systèmes industriels, tout en simplifiant leur contrôle. Ce système se distingue par sa grande durabilité et sa polyvalence grâce à ses contacteurs leaders du marché, TeSys Deca. Il permet une reconnaissance et une classification précises des pannes d'entraînement (blocage, surcharge, marche à sec, etc.).
Le module électronique intégré fonctionne selon des paramètres numériques. L'îlot de contacteurs peut communiquer avec le système d'automatisation via les protocoles Ethernet/IP, Modbus/TCP, Profinet ou Profibus. Cette série permet de réduire les coûts d'assemblage et de câblage de l'armoire (jusqu'à 20 %), les coûts des composants système (limitation du nombre de modules d'E/S du contrôleur, de relais et de compteurs d'énergie) et les coûts de maintenance grâce à un diagnostic plus efficace et plus fiable de la source de la panne et de l'état du système.
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