Document élève 1 STE

Document élève 1 STE

Pr. BOUTSSAID RACHID

Année scolaire 2019/2020

Matière

A D C

Alimenter – Distribuer - convertir

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PRÉSENTATION

Pour agir sur la matière d'œuvre, un système automatisé a besoin d’énergie, qui subira de nombreux traitements pour être adaptés à la nature de l'action sur la matière d'œuvre.

L’unité ADC traite donc de ces aspects qui peuvent être modélisés par les fonctions génériques, c'est à dire qui s’applique sur la plupart des systèmes ;

il s'agit des fonctions :

· Alimenter ;

· Distribuer ;

· Convertir

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ENERGIES ELECTRIQUES

I. Présentation :

Alimenter c’est fournir au système l’énergie dont il a besoin pour fonctionner. Les types d’énergie :

· ...

· ...

· ...

II. Energie primaire et secondaire

L'énergie primaire correspond à l'énergie initiale d'un produit non transformé ( un litre de pétrole brut, un kg d'uranium). L'énergie secondaire est la quantité d'énergie qu'il reste après la transformation de l'énergie primaire.

III. Différentes sources de production de l’énergie électrique

Différents types des centrales :

IV.Unité de mesure de l’énergie électrique :

L’unité de mesure de la quantité d’énergie électrique est ... . Pour une installation domestique on parle plus de ... .

Exemple : 1 four électrique d’une puissance de 1000 ... , qui fonctionne 1 heure consomme 1000... ou 1... .

Fonction Alimenter

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V. Réseau national :

1. topologie du réseau :

On appelle réseau électrique l'ensemble des infrastructures permettant d'acheminer l'énergie électrique des centrales de production, vers les consommateurs d'électricité.

A la sortie de la centrale, un premier poste de transformation (poste élévateur)

augmente la tension à 400 KV. Ceci permet de minimiser les pertes d’énergie pendant le transport.

Près du point de livraison, un deuxième poste de transformation (poste abaisseur) fait l’opération inverse : il abaisse la tension pour la mettre aux normes du réseau domestique ou industriel.

Pour satisfaire sa mission de service public, ONE se doit de garantir une électricité de qualité à l'ensemble de ses clients, tous les jours de l'année et en tout point du territoire

2. Centrales hydrauliques :

Principe de fonctionnement :

5 Différentes centrales hydrauliques :

Les hautes chutes : h > 200m :

Elles sont situées en montagne. L’alimentation en eau des turbines s’effectue grâce à une conduite forcée.

L’énergie produite par ces centrales sert généralement aux heures de pointe, du fait de la rapidité de sa mise en production. Les turbines utilisées sont de type Pelton.

Les moyennes chutes : 30m < h < 200m

Elles sont situées en moyenne montagne. L’énergie produite par ces centrales sert à la régulation quotidienne ou hebdomadaire de la production. Elle utilise des turbines de types Francis

6 Les basses chutes : h< 30m

On les appelle aussi centrales au fil de l’eau. Elles sont caractérisées par une faible chute, et un débit important. Ces centrales fournissent de l’énergie en permanence. Elles

utilisent des turbines en forme d’hélice, de type Kaplan

Les stations de pompages

Ces centrales sont équipées de deux bassins. Aux heures de pointe, l’eau passe du bassin supérieur au bassin inférieur entraînant au passage en rotation une turbine couplée à un alternateur. Pendant les heures creuses, l’eau du bassin inférieur est pompée vers le bassin supérieur pour y être de nouveau stockée.

3. Centrales thermiques :

Principe de fonctionnement :



Centrales thermiques à flamme :

Une centrale thermique à flamme produit de l’électricité en ...

(charbon, gaz ou fioul) dans une ... qui ... Cette vapeur actionne ... qui entraîne ...

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

Centrales thermiques nucléaires :

A l’intérieur du ..., l’uranium 235 est le siège d’une réaction nucléaire qui produit ... Cette chaleur est continuellement évacuée hors du réacteur vers un échangeur de chaleur grâce à un fluide dit caloporteur.

L’échangeur transfère la chaleur qui vient du réacteur, à un circuit eau-vapeur analogue à celui d’une centrale thermique classique. ...

..., puis se condense dans un condenseur et est ensuite réinjectée dans l’échangeur.

4. Les centrales éoliennes :

Constituées de plusieurs générateurs éoliens situés sur des terrains de fort vent. Un générateur éolien produit de l’électricité à partir de ... Ces dernières vont entraîner à leur tour ... qui fournit une puissance électrique liée à la force du vent.

8 Principe de fonctionnement des éoliens :

L’énergie du vent est captée par ... qui forment un rotor.

Ce rotor entraîne un générateur d’électricité par l’intermédiaire ...

de vitesse. On les appelle aussi aérogénérateurs

VI. Sources autonomes :

1. Energie solaire :

Il existe deux types d'énergie solaire : ... et ...

 Photovoltaïque :

L’effet photovoltaïque est simple dans son principe. ...

... se composent de ...

constituées de silicium, un matériau semi-conducteur qui abrite donc des électrons. Excités par les rayons du soleil, les électrons entrent en mouvement et produisent de l'électricité.

L'énergie solaire photovoltaïque est surtout utilisée pour la fourniture d'électricité dans les sites isolés : électrification rurale et pompage de l'eau (50%), télécommunications et signalisation (40%), applications domestiques (10%).

 Solaire thermique :

Le solaire thermique ne produit pas d'électricité mais ... Celle-ci permet d’obtenir des températures de l’ordre de 450°C. Cette température permet ...

...

2. Groupe électrogène :

Le fonctionnement d’un groupe électrogène se base sur le principe suivant lequel l’énergie mécanique est produite...(moteur thermique)

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qui entraîne ... produisant de l’électricité. Ces groupes sont généralement utilisés comme alimentation de secours, ... dans les locaux exigeant une continuité de service tel que les hôpitaux, les centres informatiques

3. Piles et accumulateurs :

Les accumulateurs et les piles sont ... servant à ...

... Ceux-ci restituent sous forme d'énergie électrique, exprimée en wattheure (Wh), l'énergie chimique générée par des réactions électrochimiques. Ces réactions sont activées au sein d'une cellule élémentaire entre deux électrodes baignant dans un électrolyte lorsqu’une résistance, un moteur électrique par exemple, est

branchée à ses bornes.

 Pile:

 Accumulateur :

L'accumulateur est basé sur un système électrochimique réversible. Il est rechargeable par opposition à une pile qui ne l'est pas. Le terme batterie est alors utilisé pour

caractériser un assemblage de cellules élémentaires (en général rechargeables).

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Grandeurs Electriques

I. Le courant électrique :

Un courant électrique (déplacement de porteur des charges) ne peut s'établir que dans un circuit électrique fermé.

Par convention, on dit que le courant sort de la borne + du générateur ; il est opposé au sens réel du déplacement des porteurs de charges. Ce sont les électrons dans les métaux.

L'intensité du courant est une grandeur algébrique, elle se mesure à l'aide d’un ampèremètre. Elle s’exprime en ampère (A).

II. Différence de potentiel (d.d.p). Tension :

Soit un dipôle AB :

Ce lit comme suit : la tension entre le point A et le point B (ou la différence de potentiel entre A et B) est égale au potentiel électrique du point A moins le potentiel électrique du point B.

La tension est une grandeur algébrique, on la mesure à l'aide d'un voltmètre.Elle s’exprime en volt (V).

III. Convention d'orientation des dipôles :

IV. Puissance électrique :

En physique, une puissance représente une quantité d’énergie par unité de temps.

Ainsi, un système qui fournit beaucoup de puissance fournit beaucoup d’énergie (Joules) par secondes, on appelle ça des Watt (1W = 1J/s). Pour mesurer la puissance

consommée ou fournie par un dipôle, il n'existe qu'un seul type d'appareil : ....... Un Wattmètre se symbolise par l'indication W et comporte 4 bornes :

Fonction Alimenter

...

..

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V. Fréquence :

Pour un signal périodique u(t), c'est le nombre de périodes par seconde.

L'unité de la fréquence est l’hertz (Hz). De ce fait la relation qui lie la fréquence à la période est : f = 1/T

T : période en seconde (s). C'est le temps après lequel le signal se répète.

VI. Résistances :

1. Loi d'ohm pour une résistance en convention récepteur :

(Ceci veut dire qu'aux bornes du résistor R, il y a la tension U et qu'il est traversé par le courant I).

 Expression de la résistance : L en m (mètre)

R = ^...

avec: s en m2

ρ résistivité du résistor en Ωm

Avec la résistivité dépend de la température par la relation :

ρt

=

^ρ0

(1 + αt)

^{Avec : ρt} résistivité à la température t et ρ0 résistivité à la température 0°C α est le coefficient de température du résistor

Soit Rt = R0 ( 1 + αt )

2. Association de résistances :

a) Association série

:

Des dipôles sont en série lorsqu'ils sont traversés par le même courant et partagent une même connexion qui ne soit pas un nœud de courant.

Donc : Réq = R1 + R2 En série, les résistances s'additionnent.

...

.

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b) Association parallèle

Des dipôles sont en parallèle, lorsqu'ils sont soumis à la même tension et sont connectés bornes à bornes.

Donc : 1/Réq = 1/R1 + 1/R2  Réq = R1.R2/(R1+R2)

3. Données techniques des résistances :

Les résistances sont les composants les plus utilisés dans les circuits ; on en trouve de nombreux types, différents par leur structure, leur forme, leurs caractéristiques

électriques selon la technique de fabrication adoptée et l'emploi auquel elles sont destinées. Les résistances peuvent être fixes ou réglables.

a) Résistances fixes

Ces résistances possèdent une valeur déterminée et se présentent sous trois types :

aggloméré, à couche et bobiné. La valeur de la résistance nominale en ohm est indiquée en clair, ou avec le code des couleurs sur le composant. La tolérance c'est la fourchette des valeurs extrêmes entre lesquelles le constructeur garanti la valeur réelle.

 Code des couleurs :

 Marquage d'une résistance :

Il existe des séries normalisées pour chaque précision voulue.

La série E6 qui est la série de valeur nominale à 20%.

La série E12 qui représente les valeurs d'une série à 10%.

La série E24 qui est la série à 5%.

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 Dissipation nominale en Watt :

C'est la puissance que l'élément peut dissiper d'une façon continue sans risque de détérioration.

On trouve les puissances suivantes : 1/8W, 1/4W, 1/2W, 1W, 2W, 3W et 4W dont les dimensions varient proportionnellement.

b) Résistances réglables

Résistances ajustables :

On appelle ajustables ou potentiomètres ajustables des

résistances dont la valeur est variable et peut être ajustée par l'utilisateur.

Ces résistances se présentent sous la forme d'un petit boîtier muni de trois pattes et d'un curseur rotatif, à souder sur le circuit imprimé.

Il existe une grande variété de modèles, à piste de carbone ou à piste cermet, capotés ou non, horizontaux (pour un montage "couché") ou verticaux (montage "debout").

Elles s'ajustent en tournant, à l'aide d'un tournevis, le curseur central.

Potentiomètres :

Les potentiomètres sont identiques, dans leur principe, aux ajustables, mais ils sont nettement plus volumineux et munis d’axe, sur lequel on peut au besoin adapter un bouton de réglage.

VII. Alimentations stabilisées :

1. Présentation :

... sont utilisées pour ... On en trouve pratiquement dans tous les appareils électroniques. (Audio, vidéo, ordinateur, etc...).

2. synoptique de l’alimentation stabilisée :

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3. schémas de principe :

4. fonctionnement :

a) Fonction abaisser la tension :

Cette fonction est réalisée par un transformateur. Il permet de diminuer l'amplitude de la tension secteur.

b) Caractéristique du transformateur :

Rapport de transformation :

Un transformateur est caractérisé par son rapport de transformation. Ce rapport est fonction du nombre de spires des enroulements primaire et secondaire :

Avec : U1 : tension primaire N1 : nombre de spires primaires U20 : tension à vide secondaire N2 : nombre de spires secondaires Puissance apparente d'un transformateur

L'autre caractéristique d'un transformateur est la puissance transmise du primaire vers le secondaire. Cette puissance est appelée puissance apparente S et s'exprime en VA

(voltampère) et est égale à :

S = U I

donc dans notre cas :

S = U2.I2

m = ...

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C) Fonction redresser la tension :

Cette fonction est réalisée par un pont de diode. L'opération consiste à redresser l'alternance négative. On parle de tension continue redressée.

Alternance positive :

La tension U2(t) est positive, les diodes D1 et D4 se mettent à conduire. Les diodes D2 et D3 sont bloquées car la tension à leurs bornes est négative.

** D1 et D4 ... et ** D2 et D3 ...

Alternance négative

La tension U2(t) est négative, les diodes D2 et D3 se mettent à conduire. Les diodes D1 et D4 se bloquent car la tension à leurs bornes est négative.

** D2 et D3 ... et ** D1 et D4 ...

d) Fonction filtrer la tension :

Après redressement, la tension de sortie aux bornes du pont redresseur est loin d'être continue. Le filtrage a pour but de transformer cette tension redressée en une tension continue légèrement ondulée.

L'élément utilisé pour réaliser cette fonction est le condensateur :

Loi électrique du condensateur :

Charge électrique Q : Q = C. U = I.t ou DQ = C. DU = I. Dt

 La charge électrique Q s'exprime en Coulombs

 C capacité en Farad

 U ddp entre armature en Volt

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e) Fonction réguler la tension

Malgré le filtrage, la tension aux bornes du condensateur n'est pas parfaitement continue, elle présente une légère ...

Pour obtenir une tension parfaitement continue, on utilise ...

Caractéristique du régulateur :

Un régulateur de tension possède trois bornes :

 une entrée E recevant la tension redressée filtrée

 une sortie S qui délivre une tension très précise à la charge à alimenter

 une masse M reliée à la polarité négative de la tension redressée filtrée.

Fonctionnement du régulateur :

La tension d'entrée du régulateur doit être suffisamment grande afin de maintenir Vs constante.

Les constructeurs donnent une tension

d'entrée minimum à respecter afin d'assurer le fonctionnement correct du régulateur.

Aspect énergétique :

 Puissance absorbée par le montage : Pa = Ve. I

 Puissance fournie à la charge : Pu = Vs. I

 Puissance perdue par effet joule : Pp = (Ve - Vs) I

 Le rendement du montage est donc : η= Pu/Pa =Vs/Ve Remarque :

Pour obtenir un rendement convenable, la valeur de la tension d'entrée Ve doit être la plus près possible de Vs. Mais la tension (Ve - Vs) ne peut descendre en dessous d'une valeur minimale (valeur imposée par le régulateur, de l'ordre de 2 à 3 Volts).

Donc, la tension d'entrée non régulée Ve ne devra jamais être inférieure à (Vs + (Ve - Vs) mini) sinon la tension de sortie ne sera plus constante.

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PROTECTION DES PERSONNES ET DES BIENS

I. Protection des personnes :

L'électricité ne sent pas, ne se voit pas et ne s'entend pas, ce qui la rend très dangereuse pour les utilisateurs. En effet, la mauvaise utilisation de l'électricité peut entraîner des accidents plus ou moins graves.

1) Effets physiologiques du courant électrique :

a) Effet du courant sur le corps :

Les effets et dommages provoqués dépendent du trajet du courant électrique dans le corps humain. Certains organes souffrent plus fortement des chocs électriques.

Fonction Alimenter

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b) Paramètres à prendre en compte pour l’évaluation des risques :

Quatre paramètres interdépendants influent sur le niveau des risques :

 Ic : courant qui………..dans le corps humain,

 Uc : tension……… au corps,

 R : résistance………..

 t : temps de………du courant dans le corps.

Relation entre le temps de passage du courant de choc dans le corps humain et l’intensité de ce courant :

Relation entre le temps de passage du courant de choc dans le corps humain et la tension de contact

19 Applications numériques

Lors d'un défaut dans un local sec (UL =………), si la tension de contact vaut 100 V, le dispositif de protection doit couper le circuit en moins de

………

2) Formes d’accidents :

a) Contacts directs :

Qu’appelle-t-on un contact direct ?

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C’est le contact d’une personne avec une partie d’un équipement ou d’une installation normalement sous tension.

Moyens de protection :

Les dispositions de protection contre les risques de contacts directs ont pour but

d’assurer la mise hors de portée de pièces nues sous tension accessibles aux travailleurs.

La protection peut être obtenue par l’un des trois moyens suivants :

 L’isolation des parties actives du matériel électrique (gaine, cache bornes, etc.).

 La protection au moyen d'enveloppes et de barrières (coffrets, tableaux, etc.) qui permettent de rendre le matériel électrique inaccessible.

 Mise hors de portée, par éloignement : C'est le cas des lignes aériennes à haute tension et basse tension.

b) Contacts indirects :

Qu’appelle-t-on un contact indirect ? C’est le contact d’une personne avec une masse métallique mise accidentellement sous tension par défaut d’isolement. Ce type de contact est très dangereux car, contrairement au contact direct, il n’est pas lié à l’imprudence ou à la maladresse de l’utilisateur.

Différents moyens de protection : Utilisation de la Très Basse Tension (TBT)

La protection est assurée aussi bien contre les contacts directs qu'indirects lorsque la tension ne dépasse pas celle donnée dans le tableau. Les installations en TBT doivent être alimentées à partir de sources de sécurité, c'est-à-dire parfaitement isolées des

installations de tension supérieure (exemple: transformateurs d'isolement, piles, accumulateurs, …)

Association de la mise à la terre avec des dispositifs de coupure automatique de l’alimentation

Dans le cas d’installations alimentées directement en BT par ONE (régime TT), on utilise un dispositif à coupure automatique de l’alimentation en cas de défaut

………

………

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3) Disjoncteur différentiel à courant résiduel (D.D.R.) :

Le disjoncteur différentiel magnéto thermique est aussi appelé Dispositif Différentiel a courant Résiduel (DDR), qui a pour rôle d’assurer :

 La protection des circuits contre les courants de défauts de surcharge et de court- circuit (fonction disjoncteur magnéto – thermique).

 La protection des personnes contre les contacts indirects, fuite de courant à la terre (fonction différentielle).

Remarque:

En fait le dispositif déclenche sur une plage, c'est a dire qu'il est susceptible de fonctionner entre IΔn/2 et IΔn.

Règles à respecter :

 Le neutre de l’installation doit être relié à la terre.

C’est le travail d’ONE, quand le poste de transformation n’appartient pas à l’utilisateur (domestique, petite industrie,...)

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 Interconnecter les masses et les relier à une prise de terre différente de la prise de terre du neutre. C’est à la charge de l’utilisateur.

 Mettre en place un dispositif différentiel à courant résiduel (DDR) de calibre :

C’est à la charge de l’utilisateur.

II. Protection des biens :

Protéger le bien (matériel) contre la détérioration et éviter le risque d'incendie par coupure du service électrique en cas de danger.

1) Appareillage à protéger :

· Les machines

· Les appareils de commande

· Les appareils de mesures

· Les câbles et fils d'alimentation

2) Défauts rencontrés

23 Principe de base de la protection :

La protection des installations consiste donc :

· à déterminer la nature des défauts (par exemple des fils mal isolés qui entrainent un court-circuit),

· puis à les détecter (par des détecteurs a l’aide de lois physiques),

· et, enfin, a interrompre absolument le circuit en défaut (par coupure du courant).

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ENERGIE PNEUMATIQUE

I- Définition :

L'énergie pneumatique utilise l'air comprimé comme fluide pour le transport de l'énergie, et sa transformation en énergie mécanique.

II- Constitution d’une installation pneumatique :

La production est assurée par une installation qui comprend :

 Un ………..actionné par un moteur électrique (pression de 7 à 10 bars).

 Un ………. d’énergie.

 Des ……… (soupape de sûreté, purges, filtres…).

 Des circuits de distributions généralement réalisés en ………..

 Un repérage suivant la norme NF E 04-054 qui permet une visualisation rapide de l’installation : pour l’air comprimé, on peint un anneau vert clair suivi d’un anneau rouge pour indiquer qu’il est sous pression.

L’air comprimé est chargé d’impureté et d’eau qu’il faut éliminer pour assurer la longévité du matériel.

Fonction Alimenter

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III- Production de l’énergie pneumatique :

La production d’air comprimé est relativement aisée et nécessite principalement un compresseur, un filtre d’aspiration, un refroidisseur, un sécheur, un accumulateur, des purges et une armoire

1) Compresseur :

Il a pour rôle d’……….. la pression de l’air.

Deux types de compresseurs sont utilisés industriellement.

 Compresseurs volumétriques : une quantité d’air à pression P1 est enfermée dans une enceinte à volume variable, on diminue ………. de l’enceinte : la pression augmente jusqu’à P2, cet air est alors dirigé vers le point d’utilisation.

 Turbocompresseurs : une vitesse élevée est communiquée à l’air basse pression.

L’air acquiert une énergie ………, il est alors canalisé vers le point d’utilisation, son énergie cinétique se transformant en augmentation de ………...

2) Stockage :

Le compresseur a souvent un débit pulsé, la pression d’air est donc variable.

Un réservoir permet d’………. ces variations de pression jusqu’à les rendre négligeables.

Le réservoir permet également de ménager des temps ……… dans le fonctionnement du compresseur.

IV- Réseau de distribution de l’air :

La distribution d’énergie pneumatique se fait par ……… rigides reliées par des cols de cygnes pour éviter de recevoir des impuretés ou de l’eau pouvant séjourner dans les conduites.

Pour supprimer ces impuretés ou ces eaux stagnantes, il y a des ……… au point bas de chaque raccordement, et les canalisations ont une légère pente.

V- Conditionnement de l’air (Unité FRL)

Avant d’utiliser l’air, il faut le filtrer, l’assécher, le graisser et réguler sa pression.

Ainsi, avant chaque SAP (Système Automatisé de Production), on place une unité de conditionnement

F.R.L. (appelées aussi « Tête de ligne ») qui ………. l’énergie pneumatique au système.

Cette unité FRL est constituée d’un Filtre, d’un Mano-Régulateur et d’un Lubrificateur.

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VI- Principes physiques :

En faisant agir l’air comprimé sur une face immobile, on obtient ………..

F proportionnelle à la pression p et à sa surface d’action S :

Le pascal étant trop petit pour les pressions utilisées dans l’industrie, on utilise souvent le bar : 1 bar = ………..… Pa (Pa : Pascal)

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PREACTIONNEURS ELECTRIQUES

I- Présentation :

L’énergie fournie par l’alimentation, qu’elle soit d’origine électrique ou pneumatique doit être distribuée aux différents actionneurs du système.

Deux possibilités peuvent alors être envisagées :

 Distribution en ……… (ou par commutation), la source d’énergie est alors mise directement en relation avec l’actionneur.

 Distribution par ………, dans ce cas l’actionneur reçoit l’énergie de façon graduelle.

Ces distributions sont assurées par des pré-actionneurs qu’on peut classer en fonction des grandeurs d’entrée et de sortie :

 Pré-actionneurs ………

 Pré-actionneurs ………

II- Pré-actionneurs électriques T.O.R :

Un pré-actionneur T.O.R est un constituant de gestion de l’énergie de commande afin de distribuer une énergie de puissance vers les actionneurs.

Fonction Distribuer

………..

………

………..………

………..

………

………..………

………..

………

………..………

………

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1) Caractéristiques fonctionnelles d’un pré-actionneur tout ou rien :

2) Grandeur d’entrée d’un pré-actionneur :

Pour une partie commande de type Automate Programmable Industriel, la Grandeur d’entrée d’un Pré-actionneur T.O.R est un signal électrique basse tension : l’ordre est soit présent (1), soit absent (0).

On rencontre 1 type d’énergie de commande comme support d’information :

 L’énergie électrique sous forme de courant continu ou alternatif de niveau 5V, 12V, 24V ou 48 V (90% des cas d’utilisation)

3) Classification des pré-actionneurs électrique :

Parmi les pré-actionneurs électriques les plus utilisés on trouve ……… et

………Ces dispositifs permettent de commander un circuit de puissance à partir d’un circuit de commande.

Les relais sont utilisés avec des circuits intégrés et un petit circuit de commutation (transistor), ils permettent de ………. un circuit de puissance (contacteurs, lampes…).

Les contacteurs fonctionnent de la même façon que les relais, ils permettent cependant la circulation d’un courant beaucoup plus important. . Les contacteurs sont utilisés pour des ……… (Moteur).

III- Les Relais :

1) Relais électromagnétique :

a) Définition :

Comme son nom l’indique, il sert en tout premier lieu à " relayer ", c’est à dire à ……….………

………..

Mais il sert également à commander plusieurs organes

simultanément grâce à ses multiples contacts synchronisés

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b) Constitution :

Un relais " standard " est constitué d’une ……… qui lorsqu’elle est sous tension attire par un phénomène électromagnétique une ………qui déplace des contacts.

Contacts :

c) Caractéristique :

Un relais est caractérisé par :

 La tension de sa bobine de commande : 5V à 220V.

 Le pouvoir de coupure de ses contacts, qui est généralement exprimé en Ampère, 0,1A à 50A. C’est le courant maximal qui pourra traverser les contacts.

 Le nombre de contacts souhaités.

 Son emplacement : circuit imprimé, à visser, embrochable, à souder.

 Le type de courant de sa bobine, en général du continu.

 La tension d’isolement entre la bobine et les contacts.

 La gamme de temps pour un relais temporisé.

 Son ambiance : vibrations, humidité, poussières, température

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2) Relais statique :

a) Définition :

Un relais statique est par définition un organe ayant la fonction d’un relais mais réalisé avec des composants électroniques, sans aucune pièce mécanique en mouvement.

b) Constitution :

 Circuit d’entrée

Celui-ci assure l’isolement galvanique entre le circuit de commande et celui de puissance. Cet isolement est assuré par un photo-coupleur.

 Circuit d’adaptation

Il traite le signal d’entrée et assure la commutation du circuit de sortie.

En particulier dans le cas de la commutation au zéro de tension, ce circuit assure que la commutation de la sortie a lieu au zéro de tension suivant.

 Circuit de sortie

Il est composé de l’organe de puissance. Celui-ci peut être un triac soit des thyristors antiparallèles. Dans le cas de la commutation de charges continues, l’élément de puissance est soit un transistor soit un MOSFET.

IV- Les Contacteurs :

Les contacteurs électromagnétiques sont les pré-actionneurs

associés aux actionneurs électriques, principalement les moteurs.

1) Définition :

Le contacteur est………, capable d’établir, de supporter et d’interrompre des courants dans les

conditions normales du circuit, y compris les conditions de surcharge en service.

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2) Constitution :

Le contacteur comporte 4 ensembles fonctionnels :

 le circuit principal ou circuit de puissance

 le circuit de commande

 le circuit auxiliaire



l’organe moteur

a) Circuit principal :

C’est un ensemble de pièces conductrices du courant principal du contacteur . Il est constitué de :

 pôles principaux (L1, L2, L3),

 contacts principaux (1-2 ; 3-4 ; 5-6),

 éléments de liaison électrique.

b) Circuit de commande :

Il comprend le contact de commande ou d’auto-maintien ainsi que toutes les pièces conductrices autres que le circuit principal.

c) Circuit auxiliaire :

Ce circuit est destiné à remplir des fonctions autres que celles assurées par les deux premiers circuits :

 Verrouillage électrique

 Signalisation

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Il comporte essentiellement des contacts auxiliaires instantanés et temporisés.

Les différents blocs sont représentés ci-dessous. Ils ont la particularité de s’installer sur la face avant comme indiqué sur le schéma.

d) Organe moteur :

L’électro-aimant est l’élément moteur du contacteur. Il comprend :

 une bobine (24V ; 48V ; 110V ; 230V ; 400 V) alimenté en alternatif ou continu.

 un circuit magnétique fixe (la culasse) et un circuit magnétique mobile (l’armateur)

Le circuit magnétique est :

 feuilleté pour l’alimentation en alternatif pour limiter les pertes dues au courant de Foucault.

 massif pour l’alimentation en continu.

Dans une alimentation alternative, le courant est de fréquence 50 Hz. Cela crée dans le circuit magnétique un flux qui s’annule 100 fois par seconde. Sous l’effet du ressort de rappel, le circuit magnétique se met à vibrer.

Afin d’éviter ce phénomène, une bague rectangulaire en cuivre ou en laiton est disposée de façon à embrasser les 2/3 du circuit magnétique. Ceci a pour effet d’annuler les

vibrations.

Cette bague est appelée spire de déphasage ou spire de Frager.

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3) Caractéristiques des contacteurs :

 Tension nominale : tension maximale d’utilisation en courant continu ou en courant alternatif de fréquence 50 ou 60Hz.

 Intensité nominale : courant d’utilisation.

 Pouvoir de coupure : valeur du courant que le contacteur peut couper sous une tension donnée.

 Nombre de pôles : uni-, bi-, tri- et tétra-polaire selon le type d’installation et le régime de neutre.

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4) Représentation et schéma :

5) Utilisation du contacteur pour commander un moteur:

 Une impulsion sur MARCHE enclenche KM1 qui s’autoalimente (par son contact auxiliaire). Le moteur tourne.

 Une impulsion sur ARRET provoque l’arrêt. Le moteur s’arrête.

6) Choix d’un contacteur :

Le choix se fait en fonction du courant nominal alternatif ou continu et de la tension nominale et en tenant compte de certains éléments comme :

 la catégorie d’emploi (chauffage, distribution, commande moteur, ascenseurs….).

 de la nature du circuit de commande : tension d’alimentation de la bobine.

 du nombre de manœuvres par heure et du nombre d’heures d’utilisation par jour.

 du pouvoir de coupure.

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Exemple de choix

: Moteur 2,2 KW /400 V en catégorie AC3 commande 24V alternatif

CHOIX :

……….

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IV- Les Dispositifs de protection :

1) Le sectionneur :

Le sectionneur est un appareil de connexion qui permet d'isoler (séparer électriquement) un circuit pour effectuer des opérations de

maintenance ou de modification sur les circuits électriques qui se trouvent en aval. Ainsi il permet d’assurer la sécurité des personnes qui travaillent sur le reste de l’installation.

!!!!!

Le sectionneur ne possède aucun pouvoir de coupure, par conséquent, il ne doit pas être manœuvré en charge.

2) Les fusibles :

Les fusibles sont des appareils de protection contre les courts-circuits. Sa fonction est d’ouvrir un circuit par fusion d’un élément calibré, lorsque le courant dépasse une valeur précise, pendant un temps donné. On trouve :

 La classe gI ou gG : ce sont les fusibles d’usage général ; ils protègent contre les surcharges et les courts-circuits.

 La classe aM : ce sont les fusibles d’accompagnement Moteur prévus pour la protection contre les courts-circuits et surtout pour la protection des moteurs.

37

3) Le relais thermique :

Le relais thermique est un appareil de protection capable de protéger contre les surcharges prolongées. Une surcharge est une élévation anormale du courant consommé par le récepteur (1 à 3 In), mais prolongée dans le temps, ce qui entraîne un échauffement de l'installation pouvant aller jusqu'à sa destruction. Le temps de coupure est inversement proportionnel à l'augmentation du courant

Symbole :

Le relais thermique est un appareil de protection contre les surcharges faibles prolongées.

Le relais thermique utilise la propriété d'un bilame formé de deux lames minces ayant des coefficients de dilatation différents. L’apparition d’une surcharge se traduit par l’augmentation de la chaleur (effet joule) ; Le bilame détecte l'augmentation de chaleur, se déforme et ouvre le contact auxiliaire.

Ce contact étant convenablement placé dans le circuit de commande va couper l'alimentation de la bobine du contacteur qui va ouvrir ses pôles de puissances et interrompre le passage de l'énergie électrique au travers du récepteur.

38

 Explication :

V- Schémas de mise en oeuvre:

Pour alimenter la bobine d’un contacteur on peut utiliser l’un des deux montages suivants :

Si on appuie sur le bouton poussoir MA la bobine du contacteur est alimentée et ferme le contact K. Même si on relâche le bouton poussoir la bobine reste alimentée (auto-maintien). Pour couper l’alimentation il suffit d’ouvrir le bouton poussoir AR.

Généralement, dans une chaîne d’énergie électrique, le pré-actionneur ne s’utilise pas seul, mais associé à une classe d’appareillage typique : sectionneur, relais thermique, etc.

1

2

39

 Application :

Pour distribuer l’énergie vers l’actionneur, typiquement un moteur triphasé, le schéma suivant est généralement adopté. Décrire le fonctionnement du montage :

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

40

Le montage est composé

 ………

 ………

 ………

Hacheur série à transistor

I- DEFINITION ET SYMBOLE D’UN HACHEUR :

………

………

………

………

………

………

II- STRUCTURE ET FONCTIONNEMENT D’UN HACHEUR SERIE :

1) Présentation de montage:

2) Fonctionnement de hacheur : a) L’interrupteur H :

L’interrupteur H est un transistor qui fonctionne en régime de commutation c'est-à-dire qu'il se comporte soit comme un interrupteur fermé, soit comme un interrupteur ouvert.

On commande le transistor par son courant de base

i

_b.

Fonction Distribuer

I

_b > 0

41

b) Analyse du fonctionnement du hacheur série :

==> On distingue deux cas :

c) Schéma général:

 L'interrupteur H s'ouvre et se ferme périodiquement.

 On appelle T la période et

La fréquence de hachage.

 La durée pendant laquelle l'interrupteur H est fermé s'appelle t^F.

 On définit le rapport cyclique α par :

avec 0 ≤ α ≤1.

 On peut ainsi écrire que t^F = α.T

Pour

0 ≤ t < αT

, l'interrupteur H est fermé. Pour

αT≤ t <T

, l'interrupteur H est ouvert.

Remarque :

La diode de roue libre D^RL assure la continuité du courant dans la charge si celle-ci est inductive (bobine ou moteur à courant continu) quand le transistor est bloqué.

42

III- CARACTÉRISTIQUES ÉLECTRIQUES :

1) Débit sur une charge résistive:

Schéma de montage :

Analyse de fonctionnement :

Les chronogrammes :

43

Valeur moyenne de la tension en sortie du hacheur :

Exprimons la valeur moyenne de u en fonction du rapport cyclique α

………

………

………

………

………

……….…

Remarque:………

………

………

2) Débit sur une charge R, E Schéma de montage :

Analyse de fonctionnement :

44

Les chronogrammes :

Valeur moyenne de la tension en sortie du hacheur :

Exprimons la valeur moyenne de u en fonction du rapport cyclique α

………

………

………

………

………

IV- Exemple de circuit de commande

1) Circuit de commande à base de NE 555

………

………

………

………

………

45

2) Circuit de commande à base de l’amplificateur opérationnel

V- Hacheur réversible :

Ce fonctionnement n’est possible que si la charge est un moteur à courant continu qui est une machine réversible.

1) Réversibilité :

Si la machine est un moteur de traction fonctionnant normalement dans le quadrant 1, on doit pouvoir freiner celui-ci : au lieu d'utiliser pour cela des moyens mécaniques, on peut utiliser des moyens électriques qui économisent de l'énergie. Il suffit en effet de faire fonctionner la machine en génératrice, et, tant qu'elle tourne (E>0), de lui faire renvoyer

Hacheur serie

46

de l'énergie dans sa source d'alimentation. La figure ci-dessus montre alors que le courant change de signe et on passe dans le quadrant 2.

Après la phase de freinage, on peut être conduit à demander à la machine de reprendre son fonctionnement en moteur, mais avec un sens de rotation différent du premier (Ω<0).

L'explication des deux autres quadrants se fait de manière identique à la précédente.

2) Hacheur "quatre quadrants"

47

Variateur de vitesse pour MCC

I-Principe :

D’après les principes des moteurs à courant continu, on fait varier sa vitesse :

 Par variation de la tension moyenne aux bornes de l’induit.

 Par variation du flux inducteur (variation de la tension d’inducteur).

Pour faire varier les tensions d’induit ou d’inducteur, le variateur utilise des convertisseurs statiques constitués de composants électroniques.

II- Constitution :

En fonction de la nature de la source électrique, il existe deux types de convertisseur :

III- Variateur pour moteur à courant continu dans l’industrie :

1) Caractéristique de l’association moto variateur :

Fonction Distribuer

48 De 0 à la vitesse nominale (Nn) :

 fonctionnement à couple constant.

 Variation de vitesse par variation de la tension d’induit

 Fonctionnement à flux constant

De la vitesse nominale à la vitesse maximale (Nmax) :

 Fonctionnement à puissance constante

 Variation de vitesse par diminution du flux inducteur (de fluxage).

Les variateurs de vitesse permettent une gamme de vitesse de 1 à 200.

(Gamme de vitesse = )

2) Fonctions disponibles sur les variateurs :

La vitesse du moteur est régulée, en fonction :

 La consigne.

 L’image de la vitesse donnée par la dynamo tachymétrique.

 Rampe d’accélération et de décélération réglable

49

3) Exemples de variateur de vitesse industriel :

4) Présentation des schémas de câblage :

50

51

Pré-actionneur pneumatique

I- Fonction d’usage :

Ils permettent de commuter et contrôler la circulation des fluides sous pression et assurent diverses fonctions :

 contrôle du mouvement de la tige d’un vérin.

 choisir le sens de circulation d’un fluide.

 exécuter des fonctions logiques.

 démarrer ou arrêter la circulation d’un fluide.

 être des capteurs de position.

II- Constitution d’un distributeur pneumatique :

On peut comparer un distributeur à un robinet que l’on ouvre et fermer non pas à la main, mais par des ordres donnés par la PC.

Il est constitué d’une partie fixe (le corps) et d’une partie mobile (le tiroir) qui peut se déplacer à l’intérieur de la partie fixe selon un ordre directe (manuelle) ou indirecte (provenant de la PC). Le tiroir est doté de conduites permettant le passage de l’air entre les différents orifices de la partie fixe.

Fonction Distribuer

52

III- Symbolisation d’un distributeur :

Le nombre de cases représente le nombre de positions de commutation possibles. Des flèches placées à l’intérieur des boites indiquent le sens de circulation du fluide entre les orifices. Des symboles particuliers indiquent les orifices fermés, la source de pression ou l’échappement. Le nom d’un distributeur indique le nombre d’orifices suivi du nombre de positions.

 Application :

*

Distributeur 3/2 (3 orifices ; 2 positions) :

Ce distributeur permet d’alimenter une canalisation et d’en assurer la mise à l’échappement. Souvent utilisé pour alimenter les vérins simples effet.

Schématisation :

Remarque : On représente toujours sur un schéma pneumatique les vérins en position de repos.

53 * Distributeur 5/2 (5 orifices ; 2 positions)

Il permet d’alimenter alternativement 2 canalisations et d’en assurer la mise à l’échappement. Fréquemment utilisé pour alimenter les vérins doubles effets.

Schématisation :

IV- Tableau des principaux distributeurs pneumatiques :

54

V- Systèmes de pilotage :

La commande du distributeur a pour fonction de positionner le tiroir dans une position ou dans l’autre. Elle peut être électromagnétique, pneumatique, électropneumatique ou manuelle. On parle :

 D’un distributeur monostable si le retour du tiroir à sa position initiale est assuré par un ressort de rappel ;

 d’un distributeur bistable si le tiroir reste dans l'état que lui a imposé le dernier ordre envoyé par la PC

La commande du distributeur est représentée par un rectangle accolé à la case qu’elle commute et complétée par un ou plusieurs symboles schématisant la technologie utilisée.

La figure suivante donne la schématisation des différents dispositifs de commande :

La commande qui permet de sortir la tige reçoit le signe +, celle qui permet de rentrer la tige, le signe - (voir exemples).

55

Grandeurs fondamentales du magnétisme

I-Circuit magnétique :

1) Définition :

Un circuit magnétique est le volume où se referment toutes les lignes de force d’un champ magnétique.

Dans tous les domaines où on aura à utiliser des phénomènes magnétiques (par exemple : machines, appareils de mesure), on sera amené à canaliser les lignes de force dans un circuit bon conducteur du flux magnétique. Ce circuit sera constitué par des

matériaux dits ferromagnétiques et en particulier par du fer.

On obtient un champ magnétique grâce à des aimants permanents ou bien des circuits électriques parcourus par des courants

2) Champs magnétique et induction magnétique :

Lorsqu’un champ magnétique H circule dans un matériau ferromagnétique, il se crée, dans le matériau, une induction magnétique B, dont la variation suit la relation :

B = μ x H

Avec :

 B : induction magnétique en Tesla

 H : Champ magnétique en (A/m)

 µ : la perméabilité magnétique du matériau (On définit la perméabilité relative comme suit : μr= μ/μ0 ;

Avec : μ⁰ = 4 .10⁻⁷ : perméabilité de vide.

3) Force magnétomotrice F.m.m :

La force magnétomotrice est la cause qui engendre le flux magnétique .elle est égale à N.I, avec :

 N est le nombre de spires.

 I est le courant traversant les spires.

Fonction Convertir

56

II- Théorème d’Ampère :

1) Énoncé de théorème :

La circulation de l’excitation magnétique le long d’une courbe fermée est égale à la somme algébrique des forces magnétomotrices qui traversent toute surface

s’appuyant sur le contour.

La somme algébrique des courants est appelé force magnétomotrice ∫H.dl = N.I

III- Réluctance d´une portion de circuit magnétique :

1) Relation d’Hopkinson :

Pour une portion de circuit de longueur l et de section droite S, représenté ci-dessous :

Théorème d´Ampère permet d’écrire H.l = F.m.m or H = B/μ Et B = Φ/S (avec Φ : flux magnétique)

Soit H = Φ/(S.μ) on obtient F.m.m = l.Φ/(S.μ).

Le terme l/(S.μ) est appelée réluctance on la note R et elle est exprimée en H⁻¹

D’où la relation d’Hopkinson :

R.Φ = F.m.m

2) Analogie entre circuits électriques et magnétiques

57

IV- Force de Laplace :

Un conducteur parcouru par un courant I et plongé dans un champ magnétique B est soumise à une force F appelée force de Laplace.

Sa valeur est le suivant :

F= I.dl

^

B

Le sens de la force F de Laplace est donné par une convention dites règle des trois doigts comme le montre la figure suivante :

F = I.l.B.sin(α)

Ou :

 I est l’intensité en Ampère (A) qui traverse la portion de conducteur,

 l est la longueur en mètres (m) de la portion de conducteur,

 B est la valeur en Tesla (T) du champ magnétique,

 α est l’angle entre le courant et le champ magnétique

V- Loi de Faraday :

La loi de Faraday énonce que la force électromotrice induite dans un circuit fermé baigné par un champ magnétique est directement proportionnelle à la variation dans le temps du flux du champ magnétique pénétrant dans le circuit :

e(t) = −N.

Avec N désigne le nombre de spires et Φ(t) le flux qui traverse les N spires. Le signe négatif détermine le sens du courant induit dans le circuit. Il est régi par la loi de

58

Lenz qui énonce que le sens du courant induit est tel qu´ıl s´oppose par ses effets magnétiques à la cause qui a produit le courant.

59

Actionneur Électrique

I-Représentation :

Dans un système automatisé, souvent la finalité de l'action sur la matière d'œuvre est de nature mécanique. Puisque l'énergie souvent disponible est électrique et moins encore pneumatique, alors il faut convertir cette énergie disponible en énergie mécanique ; d’où l’utilisation des actionneurs qui assurent cette fonction de conversion.

La position d'une telle fonction dans une chaîne d'énergie, ainsi que sa fonction globale sont représentées par les figures suivantes :

II- Application du théorème de LAPLACE :

1) Loi de Laplace (expérience des rails de Laplace):

Lorsqu’un conducteur, plongé dans un champ

magnétique, est traversé par un courant continu, ce conducteur se met en mouvement sous l’action d’une force dite force de Laplace telle que :

Énergie Pré-actionneur Énergie mécanique

électrique Moteur Rotation

Pneumatique Vérin Translation

Fonction Convertir

Énergie distribuée Convertir

l’énergie Énergie

disponible

60

 Direction : perpendiculaire au plan formé par le conducteur et le champ magnétique.

 Sens : donné par la règle des 3 doigts de la main droite.

 Intensité : (lorsque le champ est perpendiculaire au conducteur) Avec :

F : Force en Newtons

B : Induction magnétique en teslas

I : Intensité dans le conducteur en ampères L : Longueur du conducteur en mètres

2) Application de la Loi de Laplace :

Lorsque l'on place une spire parcourue par un courant dans un champ magnétique, il apparaît un couple de forces. Ce couple de forces crée un couple de rotation qui fait dévier la spire de plus ou moins 90 degrés par rapport au plan vertical, le sens du courant

restant inchangé dans la spire, au cours de ce déplacement, le couple de rotation diminue constamment jusqu'à s’annuler après rotation de la bobine de plus ou moins 90 degrés ( zone neutre, la spire se trouve à l'horizontale et perpendiculaire aux aimants naturels).

3) La loi de Lenz :

Si on déplace un conducteur dans un champ magnétique, il apparaît aux bornes de ce conducteur une f.é.m. induite.

Loi : Tout phénomène induit s’oppose, par ses effets, à la cause qui lui a donné naissance.

I

F

B L’Index, avec un I

comme intensité électrique

Le pouce, avec un P comme poussé (donc Force)

Le majeur, avec un M comme magnétique donc (champ magnétique B)

61

Conformément à cette loi, la f.é.m. va s’opposer au déplacement du conducteur en générant une force induite de sens contraire. On en déduit le sens du courant induit (règle des 3 doigts de la main droite) et ainsi le sens de la f.é.m. (convention générateur).

On montre que la f.é.m. induite totale E qui apparaît aux bornes de l’induit vaut :

E = K. Φ _. Ω

K : constante du moteur

Ф: Flux utile sous un pôle (Wb) Ω : vitesse de rotation (rad/s)

III- modèle fonctionnelle et Symbole d’un MCC :

1) Modèle fonctionnelle :

2) Symbole :

Le moteur à courant continu est représenté par son symbole normalisé :

62

IV-Constitution d’un MCC :

Comme toute machine tournant le Moteur à courant continu comporte un partie fixe appelé stator (inducteur) et un partie mobile appelé rotor (induit), séparés par un entrefer, s’ajoute un dispositif particulier nécessaire à son fonctionnement, le collecteur et les balais.

1) Stator (inducteur) :

C’est la partie fixe du moteur, il crée le champ d’induction magnétique. Il peut être formé soit d’aimants en ferrite ou d’un électro-aimant des bobines parcourues par un courant continu.

2) Rotor (induit) :

C’est la partie mobile ou tournante de la machine, il est le siège des forces nécessaires à son entraînement. Il est composé de spires placées dans des encoches situées à la périphérie d’un empilement de tôles cylindriques. Les extrémités des spires sont reliées sur les lames du collecteur

3) Collecteur et Balais :

Le collecteur est un ensemble de lames de cuivre où sont reliées les extrémités du bobinage de l’induit.

Les balais (ou charbons) sont situés au stator et frottent sur le collecteur en rotation.

Le dispositif collecteur / balais permet donc de faire circuler un courant dans l’induit.

4) Le couple électromagnétique :

Lorsqu’on alimente l’inducteur et l’induit par une source de tension continue, chacun des conducteurs de l’induit est alors parcouru par un courant et placé dans le champ

magnétique inducteur, est soumis à une force de Laplace telle que : F = B.I.L.

Les deux conducteurs sont soumis à un couple de force ⃗⃗⃗ et ⃗⃗⃗ .

 On a donc

.

63

Dans le cas général (de nombreux conducteurs), la somme des moments des couples de forces agissant sur l’ensemble des conducteurs est appelée le moment du couple électromagnétique noté .

Avec :

K : constante du moteur qui ne dépend que de sa constitution (nombre total de conducteurs N)

Φ : flux créé par un pôle inducteur, en webers (Wb)

I : intensité du courant dans chaque conducteur de l’induit, en ampères (A)

V-Modèle équivalent du moteur à courant continu :

1) Modèle équivalent de l’inducteur :

Lorsque l’inducteur n’est pas à aimants permanents, il est constitué de bobines en série traversées par un courant

continu Ie, appelé courant d’excitation.

On sait, de plus, qu’en courant

continu, une bobine est équivalente à sa résistance.

U ^e = R ^e .I ^e

Re : résistance de l’inducteur (W)

Ue : tension d’alimentation de l’inducteur (V) Ie : intensité du courant d’excitation (A)

64

2) Modèle équivalent de l’induit

L’induit, soumis à une tension U dite tension d’induit, est

constitué de conducteurs, de résistance R, traversés par un courant continu I dit courant d’induit. Il génère une f.é.m. ou une f.c.é.m. suivant qu’il

fonctionne en génératrice ou en moteur.

Loi des mailles

:

U - R.I – E = 0

donc :

U = E + R.I

R: résistance de l’induit (W)

U : tension d’alimentation de l’induit (V) I : intensité du courant de l’induit (A) E : f.c.é.m générée par l’induit (V)

VI- Bilan de puissance :

 La puissance au niveau de l’inducteur :

...

……….

………..

 La puissance au niveau de l’induit :

...

……….

………..

……….

En résume

^:

65

De plus, le rotor (matériau ferromagnétique) est en mouvement dans un champ magnétique, d’où l’apparition de pertes magnétiques notée P_fer.

D’autre part, le rotor en rotation sera le siège de pertes mécaniques notées P_méca.

!!! Remarque :

Toute la puissance absorbée par l’inducteur (Pe) est convertie en pertes par effet Joule (Pje).

VII- Le Rendement :

Du fait de ces différentes pertes, le rendement d’une machine à courant continu varie entre 80 et 95 %.

Rendement = Puissance fournie (utile) / Puissance totale absorbée.

η = Pu / Pa

Avec :

- Pa = U.I + (puissance absorbée par l’inducteur) - Pu = Cu.Ω d'où rendement

Donc :

η = (Cu. ^Ω ) / (UI + Pe) = (Pa - ^Σ pertes) / Pa

VIII- Comportement au démarrage :

 U = E + RI (équation toujours vraie)

Au démarrage, la vitesse de rotation est nulle (n = 0) donc E = 0.

Donc : Le courant de démarrage vaut donc :

Id = U/R et Cd = k'.Id = k'.U/R

Le courant peut-être très important au démarrage et détruire les contacts collecteur-balai : il faut donc limiter ce courant Id : utilisation de démarreur, variateurs de vitesses.

Le couple de démarrage est aussi très important et pas forcément toléré par les organes mécaniques ...

66

Actionneur pneumatique

I- Présentation :

Un actionneur [pneumatique/ hydraulique] est un dispositif qui transforme l’énergie de [l’air comprimé/huile] en travail mécanique. Parmi ces actionneurs les plus utilisés on trouve les vérins, dont le modèle fonctionnel est le suivant :

En hydraulique et en pneumatique, on utilise un fluide liquide ou gazeux pour transporter l’énergie, Le tableau suivant montre les principales différences entre les systèmes à base des deux énergies :

Hydraulique Pneumatique

Faible vitesse Grande vitesse

Très grands efforts Efforts limités

Pression jusqu'à 50 MPa Pression ne dépasse pas 1MPa

II- Constitution d’un vérin :

Un vérin est constitué d’un cylindre (2), fermé aux deux extrémités, à l’intérieur duquel se déplace librement un piston (3) muni d’une tige (5). Pour faire sortir la tige, on applique la pression sur la face arrière du piston (1) et pour la faire rentrer, on applique la pression sur la face avant (4).

Fonction Convertir