Fascicule 1
Détermination d’entraînements avec motoréducteurs SEW
Exemples de calcul et cas d’application
Version 1/99
Pratique de la technique d’entraînement
21/199
Page
1 Introduction . . . 6
2 Entraînements triphasés à une ou plusieurs vitesses fixes . . . 8
2.1 Fonctionnement du moteur asynchrone triphasé à rotor en court-circuit . . . 8
2.2 Caractéristiques nominales du moteur asynchrone triphasé à rotor en court-circuit . . 9
2.3 Rendementηet cosinusϕ . . . 9
2.4 Classes d’isolation selon EN 60034 . . . 10
2.5 Tolérances . . . 10
2.6 Réduction de la puissance . . . 11
2.7 Conditions de service selon EN 60034 . . . 11
2.8 Protection du moteur . . . 12
2.9 Indices de protection des moteurs et motoréducteurs-frein asynchrones triphasés . . 13
2.10 Choix du moteur en fonction du couple résistant, de l’inertie et de la cadence de démarrage . . . 13
2.11 Démarrage doux et commutation des vitesses des moteurs asynchrones triphasés . . 14
2.12 Moteurs-frein . . . 15
2.12.1 Structure et fonctionnement . . . 16
2.12.2 Temps de réaction des freins . . . 16
2.12.3 Couples de freinage . . . 16
2.12.4 Charge maximale . . . 16
2.12.5 Freinage et précision d’arrêt . . . 17
2.12.6 Déblocage mécanique du frein . . . 17
2.12.7 Préchauffage du frein . . . 17
2.12.8 Relais de freinage . . . 17
2.12.9 Freinage par inversion de courant - Freinage par injection de courant continu . . . 17
3 Entraînements triphasés avec variateurs de fréquence . . . . 18
3.1 Types de convertisseurs . . . 18
3.2 Courbes de fonctionnement / Plage de fréquence . . . 19
3.3 Dimensionnement / Refroidissement du moteur . . . 21
3.4 Détermination de motoréducteurs SEW alimentés par convertisseur de fréquence MOVITRAC . . . 21
3.5 Raccordement au réseau . . . 23
3.6 Options . . . 23
4 Servo-entraînements . . . . 24
4.1 Définition d’un servo-entraînement . . . 24
4.2 Le moteur synchrone à aimants permanents . . . 24
4.2.1 Structure et fonctionnement . . . 26
4.2.2 Pilotage du moteur . . . 27
4.2.3 Courbe caractéristique vitesse-couple . . . 28
4.2.4 Resolver . . . 29
4.3 Le variateur SEW type MOVIDYN . . . 29
4.3.1 Modules-puissance MOVIDYN . . . 30
4.3.2 Modules d’axe MOVIDYN . . . 31
4.3.3 Options . . . 31
4.3.4 Modules compacts MOVIDYN. . . 32
4.4 Détermination d’un variateur SEW de type MOVIDYN . . . 32
5 Entraînements à courant continu . . . . 33
5.1 Fonction du moteur à courant continu . . . 33
5.2 Moteur à excitation séparée ou série . . . 33
5.3 Réglage de la vitesse . . . 34
Sommaire
5.4 Puissance, taux d’ondulation, facteur de forme . . . 34
5.5 Mise sous tension et capacité de surcharge des moteurs à courant continu . . . 37
5.6 Régulation de la tension d’induit, régulation de vitesse . . . 37
5.7 Refroidissement . . . 37
5.8 Cadence de démarrage . . . 37
5.8.1 Echauffement du bobinage . . . 37
5.8.2 Sollicitation du collecteur . . . 38
5.9 Indices de protection, isolations, tolérances . . . 38
6 Entraînements triphasés avec variateurs mécaniques . . . 39
6.1 Types de variateurs . . . 39
6.2 Possibilité de réglage et temps de réglage . . . 39
6.3 Choix du motovariateur . . . 39
6.3.1 Détermination pour entraînement à couple constant . . . 40
6.3.2 Détermination pour entraînement à puissance constante . . . 41
6.3.3 Détermination pour puissance et couple constants . . . 42
6.4 Facteurs d’utilisation . . . 42
6.5 Protection contre les surcharges . . . 43
6.6 Conseils de détermination . . . 43
7 Réducteurs . . . 44
7.1 Motoréducteurs . . . 45
7.2 Vitesse de sortie, couple de sortie . . . 45
7.3 Facteur d’utilisation (réducteur à engrenages cylindriques, à couple conique, à vis sans fin et Spiroplan) . . . 45
7.4 Détermination de motoréducteurs planétaires à jeu réduit, série PSF... . . 47
7.5 Charges radiales, charges axiales . . . 47
7.6 Rendement du réducteur . . . 48
7.7 Pièces d’usure . . . 48
7.8 Vitesse . . . 49
7.9 Positions de montage, quantités d’huile . . . 49
8 Formules de calcul . . . 50
8.1 Force . . . 50
8.2 Couple . . . 50
8.3 Puissance . . . 50
8.4 Moments d’inertie de masse . . . 51
8.5 Cinématique . . . 52
8.6 Formules spécifiques . . . 53
9 Exemple de calcul d’un chariot de translation . . . 54
9.1 Caractéristiques . . . 54
9.2 Détermination du moteur . . . 54
9.2.1 Résistance au roulement . . . 54
9.2.2 Puissance statique . . . 55
9.2.3 Puissance dynamique . . . 56
9.2.4 Validation du calcul . . . 57
9.3 Détermination du réducteur . . . 61
9.4 Chariot de translation à 2 vitesses . . . 62
9.5 Chariot de translation à vitesse variable . . . 68
9.5.1 Caractéristiques . . . 68
9.5.2 Optimisation du diagramme vitesse/temps . . . 68
9.5.3 Détermination de la puissance . . . 69
9.5.4 Plage de réglage . . . 71
9.5.5 Fonctionnement sous 87 Hz . . . 72
Sommaire
9.5.6 Régulation de vitesse . . . 72
9.5.7 Mode synchronisation . . . 73
10 Exemple de calcul d’un entraînement en levage . . . . 75
10.1 Caractéristiques . . . 75
10.2 Détermination du moteur . . . 75
10.2.1 Montée . . . 76
10.2.2 Descente . . . 78
10.3 Mouvement de levage à vitesse variable . . . 80
10.3.1 Caractéristiques . . . 80
10.3.2 Détermination de la puissance . . . 80
10.3.3 Résistances de freinage . . . 82
11 Exemple de calcul d’un transporteur à chaîne à vitesse variable . . . . 84
11.1 Caractéristiques . . . 84
11.2 Détermination du moteur . . . 84
11.3 Détermination du réducteur . . . 86
12 Exemple de calcul d’un transporteur à rouleaux . . . . 87
12.1 Caractéristiques . . . 87
12.2 Détermination du moteur . . . 87
13 Exemple de calcul d’un entraînement pour table tournante . . . . 91
13.1 Caractéristiques . . . 91
13.2 Détermination du moteur . . . 91
13.3 Détermination du réducteur . . . 94
14 Exemple de calcul d’un transporteur à courroie . . . . 95
14.1 Généralités . . . 95
14.2 Caractéristiques . . . 96
14.3 Détermination du moteur . . . 96
14.4 Détermination du réducteur et du variateur mécanique . . . 99
15 Exemple de calcul d’un système bielle-manivelle . . . 100
15.1 Généralités . . . 100
15.2 Caractéristiques . . . 101
15.3 Détermination du moteur . . . 101
16 Exemple de calcul d’un servo-entraînement pour portique . . . 104
16.1 Caractéristiques . . . 104
16.2 Optimisation des diagrammes de déplacement . . . 105
16.3 Détermination de la puissance . . . 107
16.3.1 Axe de translation . . . 107
16.3.2 Axe de levage en montée . . . 107
16.3.3 Axe de levage en descente . . . 108
16.4 Détermination du réducteur . . . 109
16.5 Détermination du moteur . . . 111
16.6 Détermination de l’électronique . . . 115
16.6.1 Sélection des modules d’axe . . . 115
16.6.2 Sélection du module-puissance . . . 116
16.6.3 Sélection de la résistance de freinage . . . 116
16.6.4 Sélection du radiateur . . . 118
17 Annexe . . . 119
18 Légende . . . 122
Sommaire
1 Introduction
Le groupe SEW-EURODRIVE
Le groupe SEW-EURODRIVE est leader mondial des systèmes d’entraînements électriques. Son vaste programme de fabrication et une gamme étendue de services en font le partenaire idéal pour la résolution de tous les cas d’entraînement.
SEW-USOCOME est la filiale française du groupe SEW-EURODRIVE dont le siège se trouve en Allemagne, à Bruchsal. 8 usines de fabrication sont réparties à travers le monde : en Allemagne, au Brésil, en Chine, aux Etats-Unis et en France. Grâce à son réseau d’usines de montage implantées dans plus de 30 pays industrialisés, SEW garantit des délais de livraison très courts et un niveau de qualité de ses systèmes d’entraînement toujours équivalent. Le conseil technique, la vente, le service après-vente et le service pièces de rechange sont représentés localement dans plus de 50 pays.
La gamme de produits
• Réducteurs et motoréducteurs à engrenages cylindriques, à arbres parallèles, à couple conique, Spiroplan, à roue et vis sans fin ou planétaires à jeu réduit, avec ou sans frein pour des puissances jusqu’à 250 kW, soit des couples jusqu’à 40 000 Nm.
• Moteurs-frein triphasés jusqu’à 45 kW
• Entraînements à sécurité augmentée
• Entraînements avec moteurs-couple
• Motoréducteurs MOVIMOTà vitesse variable
• Variateurs MOVITRACet MOVIDRIVEpour la régulation continue de la vitesse d’entraînements triphasés
• Servo-entraînements sans balais alliant un variateur MOVIDYNou MOVIDRIVEet un moteur ou motoréducteur (en exécution normale ou à jeu réduit) synchrone à aimants permanents
• Motovariateurs mécaniques VARIBLOCjusqu’à 45 kW et VARIMOTjusqu’à 11 kW
• Entraînements à courant continu
Puissance et vitesse
Pour les puissances les plus courantes jusqu’à 45 kW, un motoréducteur monovitesse ou à pôles commutables peut être utilisé pour des applications nécessitant une ou deux vitesse(s). En cas de besoin de plus de deux vitesses ou avec de très grandes plages de vitesse, les motoréducteurs sont associés à des MOVIDRIVE, MOVITRACou des MOVIDYNpour former des groupes à régulation électronique. Pour des rapports jusqu’à 1:8, l’adaptation de variateurs mécaniques (VARIBLOCou VARIMOT) est possible.
Régulation
Si un entraînement doit fonctionner dans un circuit de régulation, il est possible de choisir entre un entraînement asynchrone triphasé ou un servo-entraînement synchrone, régulés électroniquement.
Les principales qualités de ces entraînements sont un couple de démarrage élevé, des rampes d’accélération/de décélération importantes, une protection contre la surcharge par limitation du couple et du courant, le fonctionnement dans plusieurs quadrants, etc. Grâce aux MOVITRAC, MOVIDYNou MOVIDRIVE, ces entraînements peuvent fonctionner en synchronisme, effectuer du positionnement et être intégrés dans des circuits d’automatisme via les systèmes de bus de terrain.
Introduction
1
Conditions d’utilisation
De conception simple et avec une protection efficace, les motoréducteurs asynchrones triphasés à rotor en court-circuit et les servoréducteurs synchrones sans balais sont, même sous des conditions d’utilisation extrêmes, des entraînements sûrs et fiables. Dans tous les deux cas, une bonne connaissance et une prise en considération des conditions d’utilisation sont déterminantes pour un bon fonctionnement de l’ensemble.
Entretien
Un motoréducteur asynchrone triphasé à rotor en court-circuit fermé et un servoréducteur sans balais, peuvent, sans travaux d’entretien importants, fonctionner parfaitement pendant de nombreuses années. L’entretien pour les réducteurs se résume au contrôle régulier du niveau d’huile, de la qualité de celle-ci et du remplacement dans les intervalles prescrits. Pour la vidange, il est important de se référer aux types de lubrifiant et aux quantités préconisés par SEW-USOCOME. De plus, les pièces d’usure et/ou les pièces unitaires sont tenues en stock dans la plupart des pays industrialisés du monde.
Détermination
Parmi les nombreuses possibilités de mise en mouvement, tous les cas d’applications semblent différents. En y regardant de plus près, il est cependant possible de les regrouper sous trois types standards :
- le déplacement horizontal, - le déplacement vertical, - la rotation.
Dans un premier temps, les données de base sont rassemblées : masses, vitesses, charges, cadences de démarrage, temps de fonctionnement, géométrie des roues et des arbres. A l’aide de ces données, la puissance est calculée en tenant compte des rendements et la vitesse de sortie est définie.
En fonction des résultats obtenus, le motoréducteur est sélectionné dans le catalogue SEW. Le type de motoréducteur retenu est fonction des critères de choix précités. Les caractéristiques de fonctionnement étant différentes pour chaque type de motoréducteur, nous vous proposons une description détaillée de celles-ci dans les chapitres suivants.
Nous avons défini les types :
- Entraînements triphasés à une ou plusieurs vitesses fixes - Entraînements triphasés pilotés par convertisseur de fréquence - Servo-entraînements
- Entraînements à courant continu
- Entraînements triphasés avec variateurs mécaniques - Réducteurs
Introduction 1
2 Entraînements triphasés à une ou plusieurs vitesses fixes
Des informations détaillées concernant les moteurs asynchrones triphasés à rotor en court-circuit figurent dans les catalogues “Motoréducteurs” et “Motoréducteurs à pôles commutables”.
2.1 Fonctionnement du moteur asynchrone triphasé à rotor en court-circuit
De par sa constitution simple ne demandant aucun entretien, sa grande fiabilité et son prix modéré, le moteur asynchrone triphasé à rotor en court-circuit est le moteur électrique le plus fréquemment utilisé.
Son comportement au démarrage est conforme la courbe couple / vitesse.
Comme les résistances rotoriques dépendent de la vitesse, nous obtenons pour ce type de moteur des valeurs de couple pendant l’accélération variant en fonction de la vitesse (ou en fonction du glissement).
La figure 2 représente les courbes du couple d’un moteur à pôles commutables et ses principales ca- ractéristiques. Les motoréducteurs à pôles commutables sont la version la plus économique des motoréducteurs à vitesse variable ; ils sont fréquemment utilisés comme entraînement de cha- riot de translation ou de levage. La grande vitesse sert pour le déplacement rapide, la petite vitesse pour le positionnement précis.
A chaque mise sous tension, le moteur parcourt cette courbe de couple jusqu’à parvenir au point de stabilisation. Les points de travail correspondent aux points d’intersection entre la courbe en charge et la courbe du moteur. Le point de stabilisation correspond au point où le moteur revient systéma- tiquement après sa phase de démarrage lorsque le couple en charge est inférieur au couple de démarrage et au couple minimal.
Lors du passage de 2 pôles en 8 pôles, le moteur freine momentanément en générateur en raison de sa vitesse synchrone (→ fig. 2). La transformation de l’énergie mécanique en énergie électrique permet le passage de grande en petite vitesse sans occasionner d’usure mécanique. Le couple de commutation disponible pour le freinage correspond approximativement à :
MA1= Couple de démarrage de la petite vitesse
Pour réduire le couple de commutation, nous mettons à disposition des limiteurs de couple de commutation électroniques (type WPU).
Moteurs à pôles commutables couramment utilisés :
Nombre de pôles
Vitesse synchrone (min-1pour 50 Hz)
Branchement
4/2 1500/3000 ∆/ΥΥ(Dahlander)
8/2 750/3000 Υ/Υ(enroulements sép.) 6/4 1000/1500 Υ/Υ(enroulements sép.)
8/4 750/1500 ∆/ΥΥ(Dahlander)
MA= Couple de démarrage
MS= Couple de démarrage minimum MK= Couple de décrochage MN= Couple nominal du moteur ML= Couple en charge (point d’équilibre) MU ≈( ... )2 4 •MA1
00624AXX
Fig. 1 : Moteur asynchrone triphasé à rotor en court-circuit
0 1000 2000 3000
M
MN MA MA
MS MK
ML
n / min-1 Point de
fonctionnement stable
n 8 pôles
N n
2 pôles N
Fonctionnement en moteur
Freinage en génératrice M = f (n) 8 pôles
M = f (n) 2 pôles
00625AFR
Fig. 2 : Courbes d’un moteur triphasé à pôles commutables
Entraînements triphasés à
plusieurs vitesses fixes
2
2.2 Caractéristiques nominales du moteur asynchrone triphasé à rotor en court-circuit Les caractéristiques spécifiques au moteur asyn- chrone triphasé à rotor en court-circuit sont sa taille, sa puissance nominale, sa durée de service, sa vitesse nominale, son intensité nominale, sa tension nominale, son cosinusϕ, son mode de protection et sa classe d’isolation. Ces caractéristiques sont indi- quées, éventuellement avec d’autres données, sur la plaque signalétique du moteur. Ces données sont conformes à EN 60034 et sont valables pour une température ambiante de 40 °C et une altitude de 1000 m maximum au-dessus du niveau de la mer.
Les motoréducteurs asynchrones triphasés à rotor en court-circuit monovitesse sont généralement en 4 pôles ; le niveau sonore des moteurs 2 pôles étant plus élevé et l’usure du réducteur plus importante.
Les moteurs à nombre de pôles important (6, 8 pôles, etc.) pour une même puissance, sont d’un encombrement supérieur et ont un rendement et un cosϕmoins avantageux. Le tableau ci-contre donne les vitesses synchrones pour les différentes polari- tés (pour 50 et 60 Hz).
La vitesse nominale du moteur nNsous puissance nominale est, sous fonctionnement en moteur, toujours inférieure à la vitesse synchrone nS. La différence entre la vitesse synchrone et la vitesse effective est le glissement qui se définit comme suit :
Pour les petits moteurs d’une puissance de sortie de 0,25 kW, le glissement est égal à env. 10 % ; pour une puissance de sortie de 15 kW, il n’est que de l’ordre de 3 % par rapport à la vitesse synchrone.
2.3 Rendementηet cosinusϕ
La plaque signalétique des moteurs donne selon EN 60034 la puissance de sortie, c’est-à-dire la puissance mécanique disponible à l’arbre. Le rendement et le cosinus des gros moteurs sont supérieurs à ceux des petits moteurs. Ils varient en outre avec la charge du moteur.
La puissance effective absorbée PSest donnée par la formule : La puissance utile P1est donnée par la formule :
D’où la puissance mécanique disponible à l’arbre PN:
S n n
n
S N
S
= − •100%
PS = 3•Urés•Iphase P1 =PS•cosϕ PN = •P1 η SEW-EURODRIVE
Typ Nr.
r/min kW V IM
DFT80K-4
3150067601.0001.96 1360
0,55 230 /400Y B5 ∆ Bremse V Schmierstoff
Bruchsal / Germany 3 ~ IEC 34
Nm cosϕ0,77 A 3,0/1,75
kg Nm
Made in Germany 181 868 6.13 Gleichrichter IP54 HzIso.Kl.
50 B
00626AXX
Fig. 3 : Plaque signalétique moteur
Vitesses synchrones pour 50 et 60 Hz :
Nombre de pôles
nSpour 50 Hz [min-1]
nSpour 60 Hz [min-1]
2 pôles 3000 3600
4 pôles 1500 1800
6 pôles 1000 1200
8 pôles 750 900
12 pôles 500 600
16 pôles 375 450
24 pôles 250 300
Entraînements triphasés à
plusieurs vitesses fixes 2
2.4 Classes d’isolation selon EN 60034
La classe d’isolation B est la plus courante. Cela signifie qu’en partant d’une température ambiante de 40 °C, l’augmentation de température du bobi- nage ne doit pas dépasser 80 K. Les classes d’isolation sont définies par la norme EN 60034-1.
Les moteurs à pôles commutables à enroulements séparés sont livrés d’office en classe d’isolation F.
Dans le tableau ci-contre figurent les échauffements admissibles selon EN 60034-1.
Un ohmmètre permet de déterminer l’élévation de température d’un moteur avec bobinage en cuivre par l’élévation de la résistance.
q1= Température initiale en °C
q2= Température du bobinage en fin d’essai en °C
qa= Température du liquide de refroidissement en fin d’essai en °C R1= Résistance du bobinage sous températureq1enΩ
R2= Résistance du bobinage en fin d’essai (q2) enΩ
qa est négligeable si la température ambiante reste stable lors des mesures, d’où la formule simplifiée :
2.5 Tolérances
Les moteurs électriques fonctionnant sous tension nominale sont conformes aux tolérances suivantes selon EN 60034 :
Tension et fréquence : Tolérance A
Rendementη: pour PN≤50 kW→ - 0,15•(1 -η) pour PN> 50 kW→ - 0,1•(1 -η) Facteur de puissance cosϕ: - (1 - cosϕ) / 6
Glissement : ±20 % *
Intensité de démarrage : + 20 % *
Couple de démarrage : - 15 ... + 25 % *
Couple maximum : - 10 % *
Moment d’inertie : ±10 % * * suivant indications plaque signalétique
En cas de sous-tension due à de faibles réseaux ou des sections de câble insuffisantes, les valeurs cataloguées telles que puissance, couple et vitesse, ne peuvent plus être garanties.
Ceci est surtout valable dans la phase de démarrage du moteur, le courant de démarrage étant plusieurs fois supérieur au courant nominal.
ϑ2 ϑ 2 1 ϑ ϑ ϑ
1
1 1
− a=R −R 235+ + − a
R ( )
ϑ2 2 1 ϑ ϑ ϑ
1
1 1
=R −R 235+ + −
R ( ) a
Echauffements :
Classe d’isolation
Température limite pour flux d’air de refroidissement de 40°C
Température de déclenchement des sondes ther- miques moteur
B 80 K 120°C
F 105 K 145°C
H 125 K 165°C
Entraînements triphasés à
plusieurs vitesses fixes
2
2.6 Réduction de la puissance
La puissance nominale PN d’un moteur dépend de la température ambiante et de l’altitude. La puissance nominale est valable jusqu’à une altitude de 1000 m au-dessus du niveau de la mer et pour une température ambiante de 40 °C. En cas de dépassement des valeurs maximales, il faut réduire la puissance nominale du moteur selon la formule suivante :
2.7 Conditions de service selon EN 60034
La puissance nominale est toujours liée à un mode et une durée de service. Normalement, les moteurs sont prévus pour un service continu (S1), c’est-à-dire travail sous charge constante dont la durée suffit pour atteindre l’état d’équilibre thermique.
S2 est un service intermittent, c’est-à-dire travail sous charge constante pendant une durée limitée déterminée suivie d’un arrêt permettant le refroidissement du moteur.
Le service intermittent S3, sans tenir compte du processus de démarrage, est un service constitué de plusieurs cycles identiques dont chaque cycle inclut un temps sous charge constante et un arrêt.
Le courant de démarrage ne doit pas influencer l’échauffement de façon notable.
La nature du service S4 tient compte du processus de démarrage ; il se définit par le service intermittent et le nombre de démarrages par heure.
D’autres natures de service de S5 à S8 sont également disponibles ; avec en partie des conditions analogues aux services S1 - S4.
Si un moteur a été déterminé pour un service à 100 % S1 et si un service inférieur est souhaité, la puissance du moteur peut être augmentée selon les valeurs indiquées dans le tableau ci-dessous :
Nature du service Coefficient multiplicateur K
de puissance
S2 Durée de
service
60 min 30 min 10 min
1,1 1,2 1,4
S3 Service
intermittent
60 % 40 % 25 % 15 %
1,1 1,15 1,3 1,4 S4-S10 Pour définir la nature du service et la puissance du moteur, indiquer
nombre et mode des démarrages/heure, durée de démarrage, temps de charge, mode de freinage, temps de freinage, durée de marche à vide, durée d’un cycle de fonctionnement, durée d’arrêt et puissance requise
Sur demande
PN réd =PN• •fT fH
30 40 50 60 °C 1000 2000 3000 4000 m
0,7 0,8 0,9 1,0 fT
0,7 0,8 0,9 1,0 fH
Température ambiante Altitude par rapport au niveau de la mer
00627AFR
Fig. 4 : Réduction de la puissance en fonction de la température ambiante et de l’altitude d’utilisation
Entraînements triphasés à
plusieurs vitesses fixes 2
Service intermittent (SI)
Rapport de la durée du fonctionnement sous charge par rapport à la durée du cycle (durée du cycle
= somme de la durée des fonctionnements sous charge et des arrêts).
La durée du cycle est de maximum 10 min.
2.8 Protection du moteur
Le choix du dispositif de protection adéquat détermine essentiellement la fiabilité du moteur. Une distinction est faite entre les dispositifs de protection en fonction du courant ou en fonction de l’échauffement. Les dispositifs de sécurité dépendant du courant sont par ex. des fusibles ou des disjoncteurs thermiques ; les dispositifs de sécurité dépendant de la température sont des sondes thermométriques ou des relais thermiques (thermostats).
Trois sondes thermométriques (dénomination SEW : TF) sont couplées en série et raccordées à un relais spécial dans l’armoire de commande. Deux thermostats (dénomination SEW : TH) également branchés en série sont, à partir de la plaque à bornes, reliés directement au circuit de contrôle du moteur. Les sondes thermométriques ou les thermostats sont déclenchés à la température maximum admissible par le bobinage. Ils présentent l’avantage de mesurer les températures là où elles apparaissent.
Les fusibles ne protègent pas les moteurs contre les surcharges. Ils servent uniquement à la protection en cas de courts-circuits.
Les disjoncteurs à relais thermique confèrent une protection suffisante contre les surcharges pour un service normal avec de faibles cadences de démarrage, de courtes mises en route et des courants de démarrage pas trop élevés. Ces disjoncteurs ne conviennent pas pour un service à démarrages fréquents, ni pour des cadences de démarrage élevées (> 60 d/h *) ou des démarrages sous fortes charges. Lorsque les constantes de temps thermiques diffèrent entre moteur et relais, un réglage sur l’intensité maximale du moteur fait déclencher le disjoncteur trop tôt. Le tableau ci-dessous montre l’efficacité des différentes protections.
s= pas de protection g= protection relative d= très bonne protection
Protection en fonction du courant Protection en fonction de l’échauffement Fusible Disjoncteur thermique Protection intégrale
1. Surtensions jusqu’à 200 % IN s d d
2. Démarrages sous charge s g d
3. Service intermittent :
jusqu’à 30 d/h * s g d
4. Blocage g g g
5. Marche sur 2 phases s g d
6. Modification de la tension s d d
7. Modification de la fréquence s d d
8. Ventilation du moteur
insuffisante s s d
9. Paliers endommagés s s d
* d/h=démarrages par heure
SI Somme des temps de fonctionnement sous ch e Durée du cycle
= arg •
% 100
Entraînements triphasés à
plusieurs vitesses fixes
2
2.9 Indices de protection des moteurs et motoréducteurs-frein asynchrones triphasés En fonction des caractéristiques de l’environnement où ils seront installés (atmosphère humide, corps corrosifs, projections ou jets d’eau, dépôt de poussières, etc.), les moteurs et motoréducteurs-freins asynchrones triphasés sont livrés avec l’un des indices de protection suivants : IP 54, IP 55 ou IP 65 selon EN 60529.
IP Premier chiffre Deuxième chiffre
= Protection contre les contacts accidentels
ou Protection contre les corps étrangers
= Protection contre les eaux 0 Pas de protection contre les
contacts accidentels
Pas de protection Pas de protection contre les eaux 1 Protection contre le contact
accidentel à grande surface
Protection contre les corps étrangers solides de grande taille
Protection contre l’eau d’égouttage (gouttes d’eau verticales)
2 Protection contre le contact avec les doigts
Protection contre les corps étrangers solides de taille moyenne
Protection contre des gouttes d’eau inclinées (jusqu’à 15° par rapport à la verticale)
3
Protection contre le contact avec des outils
Protection contre les corps étrangers coniques solides de petite taille
Protection contre pulvérisation d’eau (jusqu’à 60° par rapport à la verticale, protection contre la pluie)
4 Protection contre la projection d’eau
(de tous les côtés) 5 Protection contre le contact avec
des objets de tous types (protection totale)
Protection contre le dépôts de poussière à l’intérieur
Protection contre les jets d’eau de tous les côtés
6 Protection totale contre la poussière
(étanche à la poussière)
Protection contre inondation temporaire (par ex. pont de bateau)
7 - - Protection contre courte immersion
8 - - Protection contre l’eau sous pression
En plus de la protection anticorrosion accrue pour les éléments métalliques et de l’imprégnation supplémentaire des bobinages (protection contre l’humidité et les acides), la livraison de moteurs et moteurs-frein antidéflagrants dûment homologués est possible. Ces moteurs sont disponibles en trois exécutions : EExe (sécurité augmentée), EExed (moteur à sécurité augmentée et frein à enveloppe antidéflagrante) et EExd (à enveloppe antidéflagrante).
2.10 Choix du moteur en fonction du couple résistant, de l’inertie et de la cadence de démarrage Chaque moteur est finalement choisi en fonction de sa charge thermique. Le cas d’application rencontré fréquemment est le moteur ne démarrant qu’une fois, ce dernier n’ayant pas à accélérer des masses importantes et n’étant pas soumis à de grandes variations de charge (S1 = service continu
= 100 % SI). La puissance nécessaire définie à partir du couple résistant est égale à la puissance nominale du moteur.
Le cas d’application d’un moteur avec démarrages fréquents ayant d’importantes masses à entraîner avec couple résistant faible, est presque aussi fréquent. Dans ce cas, la puissance nécessaire n’est pas déterminante pour le choix du moteur, mais le nombre de démarrages. Par les nombreuses mises en route, il y a échauffement important du moteur du au fort courant de démarrage. Si la ventilation est trop faible par rapport à l’échauffement du moteur, les enroulements chauffent anormalement.
Par un choix adéquat de la classe d’isolation, la tolérance thermique du moteur peut être augmentée (→chapitre 2.4 Classes d’isolation).
La cadence de démarrage admissible donnée par le fabricant est le nombre de démarrages à vide Z0
sous SI = 50 %. Le nombre de démarrages à vide signifie la fréquence du moteur pour accélérer l’inertie de son rotor à la vitesse maximale sans tenir compte du couple résistant avec 50 % SI par heure. S’il faut entraîner un moment d’inertie additionnel ou si un couple résistant apparaît pendant la phase d’accélération, le temps de démarrage du moteur augmente. De ce fait, la demande de courant (courant de démarrage) est plus importante pendant cette phase de démarrage. Le moteur subit un échauffement plus important et la cadence de démarrage est ainsi réduite.
Entraînements triphasés à
plusieurs vitesses fixes 2
Les cadences de démarrage admissibles des moteurs sont déterminées selon la formule suivante :
Z0= Cadence de démarrage à vide du moteur pour 50 % SI KJ= f(JX, JZ, JM)
KM= f(ML, MH) KP= f(PX, PN, SI)
Les facteurs KJ, KMet KPsont à définir en fonction de chaque cas d’application à l’aide des diagrammes de la figure 5 ci-dessous.
2.11 Démarrage doux et commutation des vitesses des moteurs asynchrones triphasés Par l’adjonction de selfs de lissage ou de résistances, il est possible d’agir sur le couple d’un moteur asynchrone triphasé. Une réduction de la tension permet également d’obtenir un couple réduit. La solution la plus simple est le branchementΥ/∆. Dans le cas où le bobinage du moteur est prévu pour un branchement triangle (∆), par ex. pour une tension réseau de 400 V et qu’il est raccordé enΥ pendant sa phase de démarrage à un réseau 400 V, le couple résultant sera égal à 1/3 du couple nominal. Les courants, en particulier le courant de démarrage, n’atteignent que 1/3 du courant habituel en branchement.
Une réduction de l’accélération et de la décélération, donc un démarrage doux et un freinage progressif peuvent pour certains cas d’application être également obtenus par addition du moment d’inertie d’un ventilateur lourd. Dans ce cas, une vérification des cadences de démarrage s’impose.
En insérant des transformateurs de démarrage, des selfs de lissage adéquates ou des résistances, on obtient le même effet qu’avec un branchementΥ/∆, la grandeur des selfs et des résistances fait varier le couple.
Pour les moteurs à plusieurs vitesses, il est éventuellement nécessaire lors du passage de grande en petite vitesse de réduire le couple, car en règle générale, les couples de commutation sont souvent supérieurs aux couples de démarrage. Une autre solution économique est la commutation sur 2 phases. La commutation sur 2 phases signifie que le moteur, lors du passage d’une vitesse à l’autre, travaille pendant un temps donné (réglable par un relais temporisé) uniquement sur 2 phases dans l’enroulement petite vitesse. Par ce mode de branchement, le champ magnétique, à l’origine symétrique, subit une déformation et le couple de commutation du moteur est réduit.
Z Z K K K c
J M P h
= • • •
L
NM O
0
QP
1 2 3 4 5
0 J + J 0 0 15 25 40 60 100
J
X Z
M
M M
L H
KJ KM KP
0 0 0
P P
stat N
= 0
= 0,8
= 1,2 = 1
= 0,4
= 0,6
= 0,2
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
1,0 1,0 1,0
0,8 0,8 0,8
0,6 0,6 0,6
0,4 0,4 0,4
0,2 0,2 0,2
% SI en fonction du moment
d'inertie des masses entraînées
en fonction du moment résistant lors du démarrage
en fonction de la puissance sta- tique et de la durée de service SI
00628AFR
JX= Somme de tous les moments d’inertie externes ML= Moment résistant lors du démarrage
rapportée à l’axe moteur MH= Moment de démarrage du moteur
JZ= Moment d’inertie du ventilateur lourd Pstat= Puissance requise après démarrage (puissance statique
JM= Moment d’inertie du moteur PN= Puissance nominale du moteur Fig. 5 : Cadence de démarrage conditionnée
Entraînements triphasés à
plusieurs vitesses fixes
2
Mu2ph=Couple de commutation moyen sur 2 phases Mu= Couple de commutation moyen sur 3 phases MA1= Couple de démarrage de l’enroulement pour
la petite vitesse
Attention
Pour des raisons de sécurité, la commutation sur 2 phases est proscrite sur les dispositifs de levage ! L’emploi d’un limiteur de couple de commutation électronique (dénomination SEW : WPU) qui interrompt électroniquement la 3èmephase à la commutation et qui la resynchronise exactement au bon moment.
2.12 Moteurs-frein
Des informations détaillées sur les caractéristiques des freins et les différents redresseurs et commandes de frein figurent dans les catalogues SEW et dans le fascicule 4 de “Pratique de la technique d’entraînement”.
Mu ph2 1 Mu ou Mu ph2 MA1
2 1 1 25
= • ≈( ... , )•
a) b) c) L1
L2 L3
M
Contacteurs de direction Redresseur de frein
Frein Contacteurs de vitesse Réduction des à-coups
lors de l'inversion par : a) self de commutation b) résistance Kusa c) commutation sur
2 phases
petite / grande vitesse
00629AFR
Fig. 6 : Commutation de pôles
00630AXX
Fig. 7 : Moteur-frein triphasé et frein à disque
Entraînements triphasés à
plusieurs vitesses fixes 2
2.12.1 Structure et fonctionnement
Pour bon nombre d’applications exigeant un positionnement précis, le moteur doit être équipé d’un frein mécanique. Outre les installations où le frein mécanique sert de frein de travail, les moteurs-frein sont également utilisés dans tous les cas où un freinage mécanique assure la sécurité. Sur les dispositifs de levage par ex., où le moteur doit s’arrêter sur une certaine position, le “frein d’arrêt”
sert à maintenir le moteur à cette position. De telles exigences de sécurité sont également valables en cas de défaut de fonctionnement “Coupure réseau”. Dans ces cas-là, seul un frein mécanique sur un moteur peut garantir l’arrêt d’urgence.
- A la mise sous tension, les freins se débloquent électromagnétiquement,
- A la coupure de l’alimentation, ils retombent automatiquement par action de ressorts.
2.12.2 Temps de réaction des freins
Grâce à leur système de freinage à deux bobines commandées électroniquement, les moteurs-frein SEW bénéficient de temps de réaction très courts. Il est ainsi possible de remplacer complètement des dispositifs d’excitation rapide de frein encore largement répandus.
Souvent, le temps de retombée du frein est trop long parce que le redresseur de frein dans la boîte à bornes du moteur est directement alimenté depuis la plaque à bornes du moteur. En cas de coupure de l’alimentation, le moteur fournit en effet une tension génératrice (tension résiduelle) jusqu’à l’arrêt total qui temporise la retombée du frein. Mais la coupure exclusive de l’alimentation du frein côté courant alternatif génère également une temporisation importante en raison de l’auto-induction de la bobine de frein. Dans ces cas-là, seule la coupure côté courant continu, c’est-à-dire dans le circuit de courant de la bobine de frein permet une retombée rapide du frein.
2.12.3 Couples de freinage
Le couple de freinage des freins à disque SEW est réglable grâce à la variation du nombre de ressorts.
Lors de la commande du moteur, il est donc nécessaire de définir le couple de freinage souhaité à l’aide des indications des catalogues. Sur des dispositifs de levage, il faut par ex. prévoir un couple de freinage au double du couple nominal moteur nécessaire. Si aucune indication n’est donnée à la commande, l’ensemble sera livré avec le couple de freinage maximal disponible.
2.12.4 Charge maximale
Lors du dimensionnement du frein, et plus particulièrement pour des freins d’arrêt d’urgence, il faut impérativement tenir compte de la cadence de démarrage maximale admissible par cycle. Les diagrammes donnant ces valeurs en fonction de la cadence de démarrage et de la vitesse moteur figurent dans le catalogue “Motoréducteurs” et dans le fascicule 4 de “Pratique de la technique d’entraînement”.
Entraînements triphasés à
plusieurs vitesses fixes
2
2.12.5 Freinage et précision d’arrêt Le temps total d’arrêt comprend : 1. Le temps de réponse du frein 2. Le temps de freinage mécanique
Durant la phase de freinage mécanique, le régime ou la vitesse du moteur diminue. Durant la phase de réponse du frein, la vitesse reste à peu près constante, elle peut même augmenter ; par ex. pour les mouvements de levage en cas de descente lorsque le moteur est déjà coupé, alors que le frein n’a pas encore réagi.
Sous des conditions extrêmes, la tolérance de stabilité de la distance de freinage est de±12 %. En cas de temps de freinage très courts, le freinage peut être influencé par des organes électriques extérieurs (temps de réaction de relais, de cellule ou de contacteurs), la distance de freinage se trouvant alors rallongée. Avec les systèmes de commande programmables (automates), des retards, dus au temps de déroulement du programme et aux priorités de sortie peuvent apparaître.
2.12.6 Déblocage mécanique du frein
Le frein peut également être débloqué par voie mécanique. Le dispositif de déblocage mécanique se présente sous forme d’un levier de déblocage (à retour automatique) ou d’une tige filetée.
2.12.7 Préchauffage du frein
Pour certaines applications “extérieures” ou en cas d’utilisation en chambre froide, il est nécessaire d’empêcher le gel du frein. Pour cela, il faut prévoir une commande de frein adaptée (disponible dans le programme SEW).
2.12.8 Relais de freinage
Comme la bobine de frein est alimentée en courant continu avec une certaine inductivité, les contacteurs doivent être choisis en conséquence. Il est donc nécessaire d’utiliser des relais de protection du frein adaptés, disponibles dans le commerce. Les relais pour courant alternatif triphasé classe AC3 donnent également de bons résultats. La charge admissible des contacts classe AC3 selon EN 60947-4-1 pour moteurs triphasés à rotor en court-circuit est donnée pour 6x le courant nominal au démarrage et pour 1x le courant nominal à la coupure.
Les contacteurs auxiliaires pour relais de puissance sont inaproppriés pour la commande avec inductivité élevée. Il en résulte des pannes par détérioration des contacts.
2.12.9 Freinage par inversion de courant - Freinage par injection de courant continu
Le freinage par inversion de courant, c’est-à-dire inversion de la tension du moteur à vitesse maximale, représente pour le moteur une importante contrainte mécanique et thermique. Cette contrainte mécanique se répercute également sur les réducteurs associés et les éléments de transmission. Dans tous les cas, il faut étudier la question avec le constructeur de la machine.
Le freinage par injection de courant continu permet aux moteurs sans frein un freinage plus ou moins rapide suivant la valeur du courant. Ce mode de freinage entraînant un échauffement supplémentaire du moteur asynchrone triphasé, il faut également consulter le constructeur de la machine.
Entraînements triphasés à
plusieurs vitesses fixes 2
3 Entraînements triphasés avec variateurs de fréquence
Des informations détaillées concernant les entraînements triphasés avec variateurs de fréquence figurent dans le catalogue technique pour convertisseurs de fréquence MOVITRAC® et dans le fascicule 5 de “Pratique de la technique d’entraînement” (nous consulter).
Les variateurs de fréquence sont principalement utilisés pour la variation de la vitesse en continu de moteurs et motoréducteurs triphasés. Les convertisseurs de fréquence fournissent une fréquence de sortie réglable avec une tension de sortie variable en conséquence.
3.1 Types de convertisseurs
Les convertisseurs pour les moteurs asynchrones triphasés peuvent être divisés en 3 groupes : 1. Convertisseur sans circuit intermédiaire (convertisseur direct)
2. Convertisseur avec circuit intermédiaire à tension continue (convertisseur U) 3. Convertisseur avec circuit intermédiaire à courant continu (convertisseur I)
De par son utilisation universelle, le convertisseur U est celui qu’on utilise le plus souvent : il peut alimenter un seul ou un groupe de motoréducteurs. Vu la nature caractéristique de la tension fixe du circuit intermédiaire, le convertisseur est délestable et peut donc être déconnecté de la charge sans risque de le détériorer.
Caractéristiques générales :
Fonctionnement 1 quadrant, fonctionnement 4 quadrants par inversion électronique du sens du champ tournant, freinage par frein-hacheur avec résistance de freinage ou par réinjection sur réseau.
Domaines d’application :
Tous les secteurs de construction de machines et d’installations ; surtout lorsqu’il faut une vitesse constante indépendante de la charge, un entretien minimum et/ou un indice de protection élevé et/ou une vitesse élevée.
Principe de fonctionnement :
Ces convertisseurs sont équipés d’un pont-redresseur d’entrée non commandé. Le condensateur du circuit intermédiaire est chargé à la valeur de la tension redressée du réseau. L’onduleur assure la variation de la fréquence et de la tension.
Quelles que soient les caractéristiques du moteur raccordé, le convertisseur U charge le réseau avec cosϕ> 0,95, ce qui signifie qu’il absorbe à peine la puissance apparente. La puissance apparente nécessitée par le moteur est échangée avec le circuit intermédiaire par les diodes en roue libre de l’onduleur.
M triphasé Réseau
triphasé Redresseur Circuit
intermédiaire
Onduleur Moteur
00638AFR
Fig. 8 : Schéma de principe simplifié d’un convertisseur avec tension de circuit intermédiaire
Entraînements triphasés
avec variateurs de fréquence
3
Freinage avec les convertisseurs avec circuit intermédiaire à tension continue :
Lors du freinage, le moteur devient générateur et réinjecte de l’énergie dans le circuit intermédiaire.
Pour empêcher une augmentation dangereuse de la tension de circuit intermédiaire, cette énergie doit être évacuée. Pour cela, on utilise un frein-hacheur qui s’enclenche automatiquement lors du fonctionnement en générateur et qui charge le circuit intermédiaire par une résistance de freinage.
Dès que la valeur de tension atteint le seuil inférieur, la résistance de freinage est coupée par le hacheur ; ainsi la tension de circuit intermédiaire reste à un niveau admissible. L’énergie superflue est transformée en chaleur.
Un autre moyen pour évacuer le trop plein d’énergie du circuit intermédiaire est la réinjection sur réseau. Un onduleur travaillant en mode antiparallèle au redresseur d’entrée assure la réinjection automatique du courant dans le réseau en cas d’augmentation de la tension du circuit intermédiaire.
3.2 Courbes de fonctionnement / Plage de fréquence
a) Par variation de la fréquence et de la tension avec le convertisseur, la courbe caractéristique vitesse/couple du moteur asynchrone peut être variée sur l’axe de vitesse (→fig. 10). Dans la plage de proportionnalité entre U et f (plage A), le moteur est alimenté sous flux constant et peut être chargé sous couple (nominal) constant. Dès que la tension maximum est atteinte et qu’on continue à augmenter la fréquence, le flux ainsi que le couple utile diminuent proportionnellement à cette dernière (sous excitation, plage F). Dans cette plage, le couple de décrochage MKdiminue au carré de la fréquence ce qui implique qu’à une fréquence donnée, par ex. pour fbase= 50 Hz, MKdevient inférieur au couple demandé
(pour MK= 2•MNà partir de 100 Hz ; pour MK= 2,5 MNà partir de 125 Hz).
Le cas échéant, le moteur devra être dimensionné dans une taille supérieure.
b) Mais il est également possible d’alimenter le moteur, pour des fréquences faibles, avec un rapport U/f réduit pour que la tension maximum soit atteinte en même temps que la fréquence maximum.
En raison d’un rapport U/f plus faible, le flux magnétique est réduit et le moteur sous-excité, le couple ainsi obtenu est également réduit (→fig. 11). Pour ce mode de fonctionnement, le moteur aura sur toute la plage, un couple de décrochage réduit au carré par rapport au couple de décrochage pour un fonctionnement sur réseau 50 Hz
(par ex., pour fmax= 70 Hz : MK70= 502/702•MK50= 0,51•MK50).
00639AXX
Fig. 9 : Convertisseur de fréquence MOVITRAC31
Entraînements triphasés
avec variateurs de fréquence 3
L’avantage de cette utilisation du convertisseur est que dans la plage inférieure à 50 Hz, le moteur peut être compensé en tension jusqu’à l’obtention du couple nominal (50 Hz) sans pour autant dépasser le flux nominal et qu’il peut développer des couples de démarrage et de surcharge supérieurs au couple constant réduit Mréduit.
c) Une autre alternative est le fonctionnement avec une tension et une fréquence supérieures aux valeurs nominales, comme par ex. :
Moteur : 230 V / 50 Hz (branchement∆)
Convertisseur : UA= 400 V à fmax= 400/230•50 Hz = 87 Hz
Par cette augmentation de fréquence, le moteur développerait une puissance supérieure de . En raison de l’exploitation supérieure du moteur, SEW-USOCOME conseille l’utilisation de la puis- sance nominale du moteur catalogué de puissance immédiatement supérieure (classe d’isolation F).
Par ex. : Puissance moteur cataloguée : PN= 4 kW Puissance utilisable avec un branchement ∆ et fmax= 87 Hz ; PN= 5,5 kW.
Le moteur pourra quand même être utilisé à une puissance de 1,37 x supérieure à la puissance cataloguée. Sous fonctionnement à flux constant, le couple de décrochage restera le même qu’en fonctionnement sur le secteur.
Il est à noter que le moteur sera plus bruyant en raison de la vitesse supérieure du ventilateur et de la puissance supérieure transmise par le réducteur (prévoir un fUsuffisant).
Le convertisseur devra être sélectionné en fonction de la puissance supérieure (pour l’exemple 5,5 kW) car le courant absorbé sera plus important en cas de branchement ∆ qu’en cas de branchementΥ.
3
0 1 2
0 0
P
A F
MN PN
M1
f/fN f/fN P, M
UN
U fbase
00640AFR
Fig. 10 : Courbes de fonctionnement avec couple constant et puissance constante (plage de désexcitation)
0 1 2
0 0
P PN
f/fN f/fN P, M
Mréduit UN U
00641AFR
Fig. 11 : Courbes de fonctionnement avec couple constant réduit
0 1 2
0 0
P MN
PN
f/fN f/fN P, M
0 1
400 V 230 V UN UA U
00642AFR
Fig. 12 : Courbes de fonctionnement avec couple nominal constant
Entraînements triphasés
avec variateurs de fréquence
3
3.3 Dimensionnement / Refroidissement du moteur
La condition pour conserver un couple constant est une ventilation constante, même à basse vitesse.
Ceci n’est cependant pas possible pour les moteurs auto ventilés dont le refroidissement diminue avec la vitesse décroissante. Si une ventilation forcée n’est pas prévue, il faudra réduire le couple.
Pour éviter l’utilisation d’une ventilation forcée avec un couple constant, on peut surdimensionner le moteur : la surface du moteur étant plus grande par rapport à la puissance utile, la chaleur est évacuée plus facilement même à basse vitesse.
Une autre influence sur le dimensionnement du moteur est la forme de la tension de sortie : plus cette forme se rapproche de la sinusoïde, meilleure sera l’exploitation du moteur.
Lors du choix de la fréquence maximum, il faudra également tenir compte des contraintes imposées par le réducteur : la vitesse circonférencielle du premier train d’engrenages et ses conséquences (échauffement, influence sur les roulements et les joints d’étanchéité ainsi que l’augmentation du bruit) limite la vitesse maximum du moteur. La limite minimum de la plage de fréquence est imposée par le groupe d’entraînement complet.
La régularité de rotation à basse vitesse dépend de la qualité de la forme de la tension de sortie, la stabilité de vitesse dépend des valeurs de compensation du glissement et de IxR ou alternativement de la régulation de vitesse par dynamo tachymétrique montée sur le moteur.
3.4 Détermination de motoréducteurs SEW alimentés par convertisseur de fréquence MOVITRAC
Le principe de fonctionnement des convertisseurs MOVITRACest décrit au chapitre 3.1, les courbes de fonctionnement utilisées par SEW pour les motoréducteurs triphasés alimentés par convertisseur MOVITRAC au chapitre 3.2. D’autres renseignements pour la détermination figurent dans les catalogues MOVITRACet dans le fascicule 5 de “Pratique de la technique d’entraînement” (nous consulter).
Pour la détermination des systèmes d’entraînement SEW, tenir compte des points suivants : a) Prévoir au minimum la classe d’isolation F et monter des sondes thermométriques TF ou des
thermostats TH.
b) Prévoir le fonctionnement des moteurs avec une puissance réduite Préduite (déclassement d’un type, c’est-à-dire utiliser le moteur avec la puissance du moteur de taille inférieure) ou avec une ventilation forcée.
Compte-tenu de leur plage de vitesse, de leur rendement et de leur cosϕ, on n’utilisera que des moteurs 4 pôles. Les possibilités suivantes sont disponibles :
Plage de réglage Exécution moteur
(pour fmax= 50 Hz) Puissance Mode de refroidissement1)
Classe d’isolation Sondes thermo- métriques TF
1 : 5 Pr Auto ventilation F X
1 : 20 et plus PN Ventilation forcée F X
PN= Puissance moteur cataloguée 1) Pour les moteurs-frein, veiller à un refroidissement Préduite= Puissance réduite = Utilisation à la puissance suffisant de la bobine de frein (voir fascicule 4 de
du moteur catalogué de taille immédiatement Pratique de la technique d’entraînement”) inférieure
Entraînements triphasés
avec variateurs de fréquence 3
Par plage de réglage, on entend la plage dans laquelle le moteur est utilisé en continu. Si des vitesses faibles sont utilisées ponctuellement (par ex. pour le démarrage ou pour le positionnement), on n’en tient pas compte lors de la détermination de la plage de réglage.
Lors du choix de la vitesse maximum sur la plage de désexcitation par le biais de la fréquence maximum, il faut noter que le couple nominal MN(rapporté à la fréquence nominale, par ex. 50 Hz) diminue proportionnellement et que le couple de décrochage MKchute au carré. Pour assurer un fonctionnement sans décrochage, il est impératif que le rapport MK/MNsoit supérieur à 1 (au moins 1,25 conseillé)(→fig. 13).
Le raccordement en parallèle de plusieurs moteurs raccordés à un seul convertisseur ne garantit pas un fonctionnement identique et synchronisé. En fonction de la charge de chaque moteur, la vitesse peut chuter jusqu’à env. 100 min-1entre le fonctionnement à vide et en charge. Cette chute de vitesse est à peu près constante sur toute la plage de réglage et ne peut pas être compensée par les réglages de IxR et du glissement qui affecteraient tous les moteurs, en l’occurence également ceux qui ne sont pas chargés.
La mise hors circuit individuelle de moteurs ou d’un groupe de moteurs durant le fonctionnement est possible à condition de veiller à ce que la somme des courants nominaux moteur ne dépasse pas le courant nominal du variateur ou 125 % du courant nominal du variateur sous charge au carré ou en fonctionnement avec couple constant sans surcharge.
En cas d’utilisation de moteurs à pôles commutables et s’ils doivent être commutés durant le fonctionnement, veiller à ce que le moteur travaille en générateur lors du passage de la petite à la grande vitesse. Prévoir à cet effet, une résistance de freinage suffisante sinon le convertisseur peut détecter une surtension du circuit intermédiaire et se verrouiller.
Lors du fonctionnement en parallèle de plusieurs moteurs raccordés à un seul convertisseur, chaque moteur doit être protégé individuellement par un relais thermique (ou contacteur associé à un élément de protection thermique), la limitation de courant devant tenir compte de la somme des courants des moteurs.
0 50 60 70 80 90 100 110 120
0 f / Hz
+25%
0,5 1 1,5 2 2,5 3
MN 50 Hz M
MN
M = 1,8 MK N M = 2,2 MK N M = 2,5 MK N M = 2,8 MK N M = 3,0 MK N
00643AXX
Fig. 13 : Diminution au carré du couple de décrochage
Entraînements triphasés
avec variateurs de fréquence
3
3.5 Raccordement au réseau
Le type de raccordement au réseau est spécifié dans les tableaux de caractéristiques techniques des MOVITRAC. Un auto-transformateur n’est pas nécessaire pour adapter la tension réseau à celle des convertisseurs puisque ceux-ci sont prévus pour des larges plages de tension.
3.6 Options
Les convertisseurs de fréquence MOVITRACpeuvent si nécessaire, être équipés d’options complé- mentaires ; ils sont ainsi capables de répondre à un grand nombre de besoins d’applications.
Pour des MOVITRAC31C, nous mettons à disposition toute une palette d’accessoires et d’options : régulations de vitesse, entrées/sorties supplémentaires, synchronisation, commandes de position- nement, résistances de freinage, modules CEM, filtres-réseau, filtres de sortie, selfs de sortie, consoles de programmation, liaisons-série, liaisons bus de terrain, etc.
