PANNEAUX DE COMMANDE DE MOTEURS

Le fonctionnement des grandes entreprises peut souvent être complexe. Cela est souvent plus vrai dans le cas de leurs systèmes de distribution d’énergie, car il existe un grand nombre de paramètres que les systèmes de distribution d’énergie doivent prendre en compte. L’énergie est distribuée de plusieurs façons au sein des entreprises. Elle peut l’être par :

• Des transformateurs
• Des commutateurs
• Des panneaux de contrôle
• Des tableaux de distribution

L’énergie a un certain nombre d’applications différentes pour les grandes entreprises. Il peut être utilisé soit pour le chauffage, le refroidissement ou pour mettre en marche les machines.

La plupart des unités de distribution d’énergie mentionnées plus haut tendent à être utilisés en combinant avec différents types de charge. D’un autre côté, les centres de commande de moteurs contrôlent la distribution d’énergie vers les moteurs électriques.

Les commandes de moteurs sont des composants ou des mécanismes qui contrôlent la performance du moteur.

Une commande de moteur peut comprendre un moyen automatique ou manuel de démarrer ou d’arrêter le moteur, de changer le sens de rotation (en avant ou inverse), de limiter ou de réguler le couple, de réguler la vitesse ou de protéger le moteur d’une surcharge accidentelle ou d’un défaut. Dans la plupart des applications industrielles, un haut niveau des performances des commandes moteurs est exigé.

Utilisation des commandes de moteurs

Tous les moteurs électriques ont un certain type de commande. Les commandes de moteurs ont des caractéristiques différentes qui sont fonction de la tâche à effectuer.

Dans une manœuvre simple, comme connecter un moteur à sa source d’énergie, un interrupteur à bascule ordinaire, un bouton ou une molette suffiront. Dans la plupart, l’utilisation de simples interrupteurs repose sur l’intervention humaine. Toutefois, un capteur connecté à un contact ou à un relai peut être utilisé comme démarreur ou arrêt automatique du moteur.

D’autres boutons peuvent offrir plusieurs choix ou possibilités afin de sélectionner les connexions du moteur et les commandes spécifiques. Ces possibilités peuvent impliquer la régulation de la tension, la multiplication de la vitesse ou l’inversion de la commande de rotation au démarrage. Les protections contre les surcharges et les courants forts peuvent être ignorés pour les petites commandes moteurs. On se fiera plutôt aux disjoncteurs, à d’autres protections électriques ou à l’intervention humaine. Cependant, certains petits moteurs peuvent utiliser un dispositif intégré qui contrôle le courant.

D’un autre côté, un grand moteur peut avoir des capteurs ou des relais qui contrôlent la température et protège contre une surcharge de courant. Mais, ces capteurs, relais et autres commandes peuvent aussi être à l’extérieur. Ces boutons peuvent comprendre des disjoncteurs ou des fusibles. Les commandes automatiques de moteurs peuvent avoir des interrupteurs de fin de course ou un autre composant qui protègent les moteurs de tout dommage.

Dans certains moteurs connectés, une commande de moteur extrêmement complexe peut être utilisée pour un meilleur contrôle couple-vitesse. Les commandes en boucle fermée, ainsi que d’autres systèmes et dispositifs, sont plus précis pour contrôler le couple et la vitesse des moteurs connectés.

Classification des commandes moteurs

Les commandes de moteurs électriques se classent en groupes en fonction du genre de moteur que la commande pilote. Les différents types de moteurs sont : les servomoteurs, ceux à aimant permanent, ceux à excitation séparée, ceux à courant alternatif ou en série. Les commandes de moteurs fonctionnent manuellement, automatiquement ou à distance.

Elles sont connectées à une source d’énergie comme une alimentation électrique ou une batterie. De plus, elles commandent le circuit du moteur par des signaux qui sont soient analogiques, soient numériques.

Normes de conception des commandes de moteurs

Les règlementations et normes qui s’appliquent durant la conception des commandes de moteurs sont fixées par les organisations suivantes :

• National Electrical Manufacturers Association (NEMA)
• Underwriters Laboratories (UL)
• National Fire Protection Association (NFPA)
• Commission électrotechnique internationale(CEI)

Les normes NEMA sont largement appliquées pour les commandes des grands moteurs. Pour ce qui est des petites commandes, les normes UL sont très courantes, surtout s’agissant des petits appareils aux États-Unis et au Canada. En Europe et en Asie, les normes CEI sont plus couramment utilisés.

Commandes servomoteurs

• Positions de contrôle exactes en boucle
• Taux d’accélération rapides
• Les servomoteurs sont généralement composés de :
  • Moteurs à courant continu avec balais
  • Moteurs à courant continu sans balais
  • Moteurs à courant alternatif

Une commande de servomoteur ferme les boucles de commande à l’aide du retour de position, qui est généralement implémenté avec un capteur à effet Hall, un résolveur ou un encodeur qui mesure directement la position du rotor.

Les méthodes pour mesurer la position de rétroaction comprennent :

• La force électromotrice (f.é.m)
• La modulation de durée d’impulsions
• Pulsation et direction

Commandes de moteurs pas à pas

Les moteurs pas à pas sont synchrones et ont un grand nombre de pôles. Ces moteurs polyphasés sans balais sont normalement, mais pas entièrement, réalisés avec des régulateurs en boucle ouverte (lorsque la position du rotor est supposé adhérer au champ rotatif controlé). Le positionnement exact est moins onéreux et simple avec les pas-à-pas plutôt que l’utilisation des commandes en boucle fermée.

Les moteurs pas à pas modernes utilisent une tension beaucoup plus élevée que la tension nominale indiquée sur la plaque signalétique, tout en limitant le courant par hachage ; dès lors, les commandes de moteurs sont plus complexes. Les configurations normales ont des contrôleurs de position appelés indexeurs. Ils envoient des impulsions de direction et de pas au circuit de commande à haute tension séparé qui est responsable de limiter le courant après le calcul.

Afin de contrôler les mouvements de l’arbre du moteur, de l’énergie est envoyé à un électro-aimant qui attire les dents de l’engrenage. En alignant les dents de l’engrenage avec l’électro-aimant, il produit un léger décalage avec le prochain aimant. Lorsque ce dernier reçoit de l’énergie, l’énergie du premier est coupé et une légère rotation se produit pour créer l’alignement avec le suivant. La répétition de cette procédure constitue donc un « pas », et un nombre spécifique de pas est égal à une rotation complète. De cette façon, le moteur est positionné à un angle exact.

Dispositifs de démarrage des moteurs

Les petits moteurs peuvent être simplement mis en marche en les alimentant, en utilisant un disjoncteur ou un bouton. Ces derniers sont appelés interrupteurs manuels. Toutefois, les grands moteurs exigent des contacteurs de moteurs spécialisés ou unités de commutation. Ceux-ci sont automatiques ou alors contrôlés à distance en utilisant des contacts magnétiques. Un très grand moteur régulièrement alimenté en tension moyenne peut utiliser un disjoncteur comme son interrupteur.

La ligne directe (DOL), le plus simple des démarreurs de moteur, se connecte instantanément aux bornes du moteur dans sa partie alimentation électrique lorsqu’il est sous tension. Or, les étoiles-triangles, des démarreurs progressifs, ou démarreurs à tensions réduites utilisent des régulateurs de tension afin de connecter le moteur à la source d’énergie. Ces régulateurs augmentent la tension fournie par étapes ou progressivement.

Le démarreur DOL peut contenir des composants de protection ou des dispositifs de contrôle. Le plus grand DOL utilise un relai ou contacteur électromécanique pour commuter les différents circuits du moteur.

Les moteurs asynchrones exigent un courant élevé jusqu’à ce qu’ils atteignent la vitesse maximale. Cette dernière dépasse six ou sept fois son courant de charge maximale. Un variateur de vitesse ou démarreur à tension réduite est donc utilisé pour réduire l’appel en courant et minimiser les chutes de tensions à la source.

Des démarreurs inverses sont connectés pour la rotation du moteur en avant ou en marche arrière. Ces démarreurs utilisent deux circuits, l’un pour le sens « avance » et l’autre pour le sens « recule ». Des verrouillages électriques et mécanisés empêchent une fermeture simultanée. Dans un moteur triphasé, les câbles qui connectent l’une des deux phases peuvent être permutés pour atteindre cet objectif. Dans un monophasé à courant alternatif ainsi que dans des moteurs à courant continu, d’autres composants sont nécessaires.

L’utilisation des inductances en série, ou des démarreurs auto-transformateurs qui ont été pour la première fois brevetés vers 1908, permet une tension réduite aux bornes du moteur, réduisant ainsi les courants d’appel et le couple de démarrage. Lorsque le moteur atteint la vitesse fixée d’avance en un temps relativement court, ou alors quand il est déclenché par le capteur de courant, une tension maximale arrive aux bornes du moteur. Puisque tout ceci se fait en un laps de temps, le dispositif est insignifiant comparé au mécanisme évalué en continu.

Résumé du fonctionnement des commandes de moteurs

Que l’application ou le fonctionnement de la commande moteur soit simple ou complexe, manuel ou automatique, utilisé pour réguler le couple ou la vitesse, ou comme mesure préventive contre des dommages du moteur, les commandes de moteurs sont indispensables dans les applications d’industries commerciales qui utilisent les moteurs électriques pour leur production ; ceci en courant alternatif ou continu. Chez WATTCO, nous exposons une variété de produits et de panneaux de commandes de moteurs. Si vous avez une question au sujet de l’un de nos produits, leur fonctionnement ou l’application pour vos projets, appelez-nous au 1-800-4-WATTCO ou envoyez nous une demande d’information sans engagement.