Structure des circuits de commande et de puissance

Structure des circuits de commande et de puissance  
La majorité des installations industrielles sont constituées par deux types de circuits: le circuit
de commande et le circuit de puissance
.CIRCUIT DE COMMANDE .......................................................................................................................... 
.CIRCUIT DE PUISSANCE .......................................................................................................................... 
LES APPAREILS DE COMMANDE, DE SIGNALISATION ET DE PROTECTION ............
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Cours CONVERTISSEUR ELECTROMECANIQUE

Cours CONVERTISSEUR ELECTROMECANIQUE
C’est un convertisseur permettant de convertir l’énergie électrique (courant continu) en rotation mécanique. C’est le moteur le plus simple à mettre en oeuvre. Il trouve son utilisation, entre autres dans :
 L’électronique de faible signaux (radio, video, entraînement en rotation de la parabole, etc.) ;
 La traction électrique.
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DEMARRAGE D’UN MOTEUR ASYNCHRONE

 DEMARRAGE D’UN MOTEUR ASYNCHRONE  
Dans certains procédés, on ne peut démarrer directement le moteur sur la ligne, car le courant de démarrage risquerait de causer des chutes inacceptable de tension. C’est le cas des machines à papier et des machine à textiles.
            Il est donc important de limiter le couple de démarrage ou le courant de démarrage en réduisant la tension au bornes du moteur.

            Le courant de démarrage est proportionnel à la tension aux bornes du moteur; si on réduit la tension de moitié, le courant de démarrage diminue de moitié.
            Le couple de démarrage est proportionnel au carré de la tension, si l’on réduit la tension de moitié, le couple est réduit par quatre.


Les procédés de démarrage préconisés sont:
  • Démarrage direct moteur 1 sens de rotation
  • Démarrage direct moteur 2 sens de rotation
  • Démarrage moteur étoile/triangle
  • Démarrage par résistances rotoriques
  • Démarrage par résistances statoriques
 DEMARRAGE D’UN MOTEUR ASYNCHRONE  PDF

Défaillances des composants

 On peut dire qu'un composant est défectueux lorsque l'une de ses caractéristiques sort de ses tolérances spécifiques. l'ogjectif de ce cours est d'énumèrer les pannes les plus probables pour divers types de composants électroniques
Par exemple, si une résistance de 5.6 kΩ ± 5% vaut   6 kΩ, ou si le courant de fuite d'une capacité électrolytique 64 μF-12 V est de 150 μA alors de sa valeur maximum est spécifiée à 10 mA, on peut dire que ces deux composants sont défectueux.

Ces deux cas constituent cependant des defaillances mineures, puisqu'elles ne causeront pas forcément une dégradation de performances du circuit, mais sans doute une légère altération de ces dernières. Un défaut mineur peut cependant deviner majeur si la valeur du composant en jeu est critique (seuil par exemple).
Les avaries qui nous intéressent sont les defaillances brutales et totales d'un ou plusieurs composants. Par exemple, résistance devenant infinie ou tombant à zéro, diode en court-circuit. De tels défauts conduisent généralement à l'effondrement des performances et à des modifications profondes des tensions continues relevées sur le circuit.
En règle générale, un type donné de composant tombe en panne d'une manière bien définie. Lorsqu'une résistance à couche (meurt), il est bien plus probable que ce soit par rupture du film que par ytiques  on plutôt tendance à ce court-circuiter. Nous examinons ici la manière dont un composant tombe en panne, et non son taux de défaillance. La fiabilité des composants actuels est extrêmement grande ; Les résistances que l'on fabrique aujourd'hui, en particulier, sont très fiables.
Le tableau suivant énumère les pannes les plus probables pour divers types de composants électroniques.


composantPanne courante
RésistanceValeur très grande ou nulle
 Résistance variableRupture ou contact intermittent résultats d'une fatigue mécanique.
CapacitéCourt-circuit ou circuit ouvert
Inductance (et transformateurs)Circuit ouvert. Court circuit inter- spires. Court-circuit à la carasse (type à noyau).
Tube électroniqueRupture du filament. Court-circuit inter-élecrodes (cathode-grille), pompage du filament.
Semi-conducteurs, diode transistors, FET, Redresseurs
Circuit ouvert ou court-circuit entre bornes.
Cours maintenance industrielle Défaillances des composants


Il est sans doute facile de comprendre certaines pannes provoquées par des composants défectueux ou des surcharges, mais pourquoi un composant cesse-t-il brutalement de remplir sa fonction ?
En fait, tout composant (vieillit) sous l'action des contraintes qui lui sont appliquées.
Ces contraintes sont de deux types :
les contraintes fonctionnelles liées à ça nature et les contraintes de d'environnements dépendant des conditions dans lesquelles on l'utilise. Les contraintes fonctionnelles peuvent être réduites en faisant appelle à des composants dont les limites de fonctionnements sont largement au-delà des conditions d'emploi ; autrement dit, on ((sur-dimensionnes)) les composants.
  • Les contraintes d'environnements dépendant des conditions de température, d'humidité, de choc et de vibrations, de pression, de corrosion, d'empoussièrement et d'agressivité en général du milieu dans lequel fonctionne le circuit. L'ensemble des contraintes d'environnement affecte les composants et provoque une dérive de ses caractéristiques conduisant à la panne finale. Considérons, par exemple, un composant soumis continuellement à des cycles chaud-froid, le matériau dont il constitué risque fort de se craqueler, et un choc un peu violent peut provoquer une coupure franche (circuit ouvert).
  • Les effets des contraintes d'environnement peuvent en général être atténués en soignant la conception de l'ensemble électronique concerné. Cela est d'autant plus recommandé si l'ensemble en question doit être le maillon d'une chaîne de contrôle de processus industriel et fonctionner dans une ambiance où les vibrations et les échauffements sont importants.

Les transitions de grande amplitude ou pointes de tension engendrée par les charges inductives, lorsqu'elles sont commutées, peuvent aussi provoquer des avaries, telles que le claquage des jonctions de transistors.

10 questions pour tester vos compétences d'électricien

Testez vos compétences d'électricien //

Ce n'est pas si facile, mais aussi pas trop de questions pour vous d'essayer de répondre et de tester vos compétences électricien. Que vous soyez un novice dans un domaine de l'électrotechnique ou un électricien professionnel, ces questions déplacera vos cellules du cerveau pour sûr! Pour vérifier vos résultats, jetez un coup d'œil aux réponses au bas de l'article.



Question 1

Le bâtiment «A» est alimenté en courant monophasé 120/240 volts du bâtiment «B» sur la même propriété. "B" est fourni à partir d'un fil à trois fils avec deux conducteurs non mis à la terre et un neutre sans tuyau d'eau métallique ou d'autres connexions d'équipement métallique à la protection contre les défauts à la terre du bâtiment ou de l'équipement installé.
Le conducteur neutre doit:
A. Ne pas être relié à une électrode de mise à la terre dans le deuxième bâtiment
B. Ne pas être relié à une électrode de mise à la terre
C. être collé à l'enceinte de déconnexion dans le deuxième bâtiment et connecté à une électrode de mise à la terre
D. Attachez le conducteur non mis à la terre d'un des bâtiments avec un cavalier de mise à la terre
Question 2

Un dispositif d'alimentation s'étend d'une partie d'un bâtiment à un autre sous le plancher dans deux ensembles parallèles de conduits rigides non métalliques avec des conducteurs en cuivre de type RHW de calibre AWG # 500 et est protégé par des fusibles de 800 ampères. Il doit être équipé d'un conducteur de mise à la terre de l'équipement de cuivre de taille minimale dans chaque circuit de conduite d'au moins un des éléments suivants:
A. 1/0 AWG
B. 20 AWG
C. 10 ampères
D. 5 AWG
Question 3

Un parafoudre pour un système électrique de 480 volts nécessite un conducteur de raccordement qui est en cuivre n ° 14 ou plus grand.
Une véritable
B. Faux
Question # 4

Si une unité d'habitation unifamiliale a une superficie habitable de 2680 pieds carrés et que tous les circuits d'éclairage général de 120 volts sont évalués à 15 ampères, le nombre minimal de circuits requis est celui qui suit:
A. 5
B. 6
C. 7
D. 8
Question # 5

Une habitation unifamiliale avec 2400 pieds carrés de surface habitable dispose d'un 120/240 volts à trois fils de service électrique et contient les éléments suivants:
3,5 kW 240 volts chauffe-eau électrique,
12 kW de portée électrique,
1,5 chevaux 240 volts climatiseur central,
1/2 chevalet 120 volts d'élimination des ordures,
Moteur de ventilateur de four de 120 volts de 1/3 de puissance, un lave-vaisselle de 1,2 kW de 120 volts et
Sécheuse de 5 kW.
La charge minimale totale requise pour l'éclairage général, les petits appareils électroménagers et la lessive sans aucun facteur de demande serait celle qui suit:
A. 1500 VA
B. 7200 VA
C. 11700 VA
D. 15000 VA

Question # 6

Si un transformateur triphasé de 75 kVA est connecté au primaire à 480 volts et 120/208 volts au secondaire, alors le courant à pleine charge du secondaire du transformateur serait celui qui suit:
A. 240 ampères
B. 208 ampères
C. 90 VA
D. 25 VA
Question # 7

Afin de corriger le facteur de puissance, une batterie de condensateurs triphasée de 480 volts, 92 kVAR située à 6 pieds du service principal d'un immeuble de bureaux de 3200 pieds carrés a une ampérage minimale requise pour les conducteurs dans la batterie de condensateurs dont le suivant:
A. 240 A
B. 180 ampères
C. 150 ampères
D. 110 ampères
Question # 8

Dans un immeuble d'habitation de 8 unités, chaque cuisine contient une cuisinière électrique de 3,5 kW 240 volts. La charge de la demande pour le service électrique au bâtiment doit inclure une provision pour la charge minimale de la demande de toutes les gammes, laquelle serait la suivante:
A. 28 kVA
B. 21 kVA
C. 14 kVA
D. 7,5 kVA
Question # 9

Un magasin de détail a 3000 pieds carrés et 30 pieds de vitrine. Le service est un 120/240 volts monophasé 3 fils de service, et il ya une charge réelle d'éclairage connecté de 8500 VA.
Il ya un total de 80 réceptacles duplex. Compte tenu de ces faits, la charge totale calculée est celle qui suit:
A. 9000 VA
B. 12200 VA
C. 16200 VA
D. 28400 VA
Question # 10

Un projet nécessite l'installation de douze luminaires fluorescents de 1,4 ampère, 120 volts, sur deux circuits de dérivation de 20 ampères, ainsi que trois ventilateurs électriques de 5,6 ampères de 120 volts sur des circuits individuels dans un bâtiment avec un circuit triphasé monophasé 120/240 Service électrique.
Le courant de neutre minimum autorisé pour ces charges est celui qui suit:
A. 0 ampères
B. 5,6 ampères
C. 16.8 ampères
D. 33.6 ampères
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  1. C – Reference Section [250.32(B)(1)]
  2. A – Reference Table [250.122]
  3. A – Reference Section [280.21]
  4. A – Reference Sections [210.11(A)] and [220.423(A)] for minimum load requirements. Divide the load by 120 volts, then divide this value into the circuits to determine the number of circuits required.
    3 VA ÷ 2680 feet 2 = 8040 VA;
    120 volts × 15 amps (per circuit) = 1800;
    8040 ÷ 1800 4.5 (rounded up to 5)
  5. C – Reference Table [220.3(A)] to see that 3 VA is required for every square feet of living area.
    2400 square feet × 3 VA = 7200 VA.
    The small appliance load in Section [220.11(C)(2)] is 1500 VA and comes to 2 small appliance loads.
    1500 VA × 3 = 3000;
    Section [210.11(C)(2)] requires 1500 VA for a dwelling laundry circuit.
    7200 + 3000 + 1500 = 11700 VA.
  6. B – Use formula Csecondary = 75kVA × 1000 / 1.73 × 208v = 208 amps
  7. C – The first step is to calculate how much current will be going to the capacitor bank once it is energized, which is the same formula you would use to calculate the full load current of a transformer, except you need to use kVAR’s instead of kVA.
    Ccapacitor = 92kVAR × 1000 / 1.73(3 phase) × 480v = 110.8 ampsNext you need to find the minimum ampere rating of the conductors in the capacitor bank using the requirement in Section [460.8(A)], and you will find that the ampacity cannot be more than 135% (which is 1.35).
    Multiply the capacitor current of 110.8 × 1.35 = 149.58 rounded up to 150 amps.
  8. B – Reference [Section 220.17] lists a demand factor of 0.75 for four or more appliances.
    8 ranges × 3.5 kW each = 28 × 0.75 demand factor = 21 kVA
  9. D – Reference Chapter 9, Annex D, Example D3
  10. A – Balance the load by placing 4 fixtures and 2 fans on one circuit and 8 fixtures and one fan on the other as shown below:

Cours MAINTENANCE ELECTRONIQUE

 1. Introduction:
Le maintien des équipements de production est un enjeu clé pour la productivité des usines aussi bien pour la qualité des produits. L'objectif de ce cours est de définir la maintenance et les normes utilisées
- D'après Larousse: La maintenance est l'ensemble de tous ce qui permet de maintenir ou de rétablir un système en état de fonctionnement.
- D'après L'Association française de Normalisation (AFNOR X 60-010-1994)
  Ensemble des activités destinées à maintenir ou à rétablir un bien dans un état ou dans des conditions données de sûreté de fonctionnement, pour accomplir une fonction requise. Ces activités sont une combinaison d'activités technique, administratives et de management. 
 2. Différents types de maintenance :
- On distingue 2 formes de maintenance classée en fonction d'événement prévu et de l'état matériel                                      
  Maintenance corrective  (extrait de la norme AFNOR X 60-010-1994)
           Ensemble des activités réalisées après la défaillance d'un bien ou la dégradation de sa fonction, pour lui permettre d'accomplir une fonction requise, au moins provisoirement.
Note: la maintenance corrective comprend en partilance et son diagnostic,
- La remise en état avec sans modification.
- Le contrôle du bon fonctionnement.
  Maintenance préventive (extrait de la norme AFNOR X 60-010-1994)
Maintenance ayant pour objet de réduire la probabilité de défaillance ou de dégradation d'un bien service rendu. Les activités correspondantes sont déclenchées selon:
- un échéancier établi à partir d'un nombre prédéterminé d'unités d'usage,
- Et/ou des critères prédéterminés significatifs de l'état de dégradation du bien ou de service.
3. définitions des opérations de maintenance:
Il existe des définitions normatives des différentes opérations de maintenance ; néanmoins:
Les normes donnent l'esprit d'une intervention mais ne définissent pas toujours clairement les opérations à effectuer,
Les normes ne couvrent pas toutes les prestations.
De ce fait, pour éviter toute ambiguïté, il est nécessaire pour chaque entreprise de définire parfaitement les prestations attendues ou effectuées (objectif, détail des opérations, etc.)
Réparation (extrait de la norme AFNOR X 60-010-1994)
Action définitive et limitée de la maintenance à la suite d'une défaillance…..
Dépannage (extrait de la norme AFNOR X 60-010-1994)
 Action consécutive à la défaillance de bien, en vue de rendre apte à accomplie une fonction requise, au moins provisoirement.
Note: compte tenu de l'objectif, une action de dépannage peut s'accommoder de résultats provisoires et de conditions de réalisation, hors règle de procédures, de coût et de qualité et dans ce cas, sera suivi d'une réparation.
Vérification  (extrait de la norme AFNOR X 07-010-1992)
Confirmation par examen et établissement des preuves que les exigences spécifiées ont été satisfaites……
Le résultat d'une vérification se traduit par une décision de remise en service, d'ajustage, de réparation, de déclassement ou de réforme. Dans tous les cas, une trace écrite de la vérification effectuée doit être conservée dans le dossier individuel de l'appareil de mesure.
Note: La vérification peut être effectuée au vu des caractéristiques constructeurs ou au vu des résultats des certificats  d'étalonnage.
La vérification est une intervention métrologique, fondé sur la comparaison à un étalon.
Vérification préliminaire (extrait de la spécification E2M n°E/970101/C)
La vérification préliminaire est une opération de vérification effectuée après l'opération de contrôle fonctionnel et avant toutes autres opérations.
NOTE: la vérification préliminaire est un constat de l'exactitude de l'appareil dans une configuration d'origine et avant toutes interventions d'ajustage ou de maintenance corrective.
Contrôle (extrait de la norme ISO 8402-1994)
Activité, tel que mesurer, examiner, essayer ou passer au calibre une ou plusieurs caractéristiques d'une entité et comparer les résultats aux exigences spécifiées en vue de déterminer si la conformité est obtenue pour chacune de ces caractéristiques.
Ajustage (extrait de la norme AFNOR NF X 07-010-1992)
Opération destinée à amener un appareil de mesure à un fonctionnement et à une justesse convenable pour son utilisation.
Calibrage (extrait de la spécification E2M n° E/970101/C)
Le calibrage consiste à remettre un appareil à un niveau de précision optimale.
Etalonnage (extrait de la norme AFNOR NF X 07-010-1992)
Ensemble des opérations établissant, dans des conditions spécifiées, la relation entre les valeurs indiquées par un appareil de mesure ou un système de mesure et les valeurs connues correspondantes d'une grandeur mesurée…
Expertise technique (extrait de la spécification E2M n° E/900505/A)
En vue d'évaluer l'état d'un appareil présumé défectueux, l'expertise technique comprend:
·         Des examens visuels (externe, interne, sécurité)
·         Un examen fonctionnel,
·         Une vérification si l'examen fonctionnel c'est avéré satisfaisant.
L'expertise technique ne remet en aucun cas l'appareil dans des conditions de fiabilité, de sécurité ou de précision.
Réglage (extrait du vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie – 1993)
Ajustage utilisant uniquement les moyens mis à la disposition de l'utilisateur.
Déclassement  (extrait de la norme AFNOR NF X 60-010-1994)
Action par laquelle un bien est affecté à une classe d'utilisation moins sévère.
Réforme (extrait de la norme AFNOR NF X 60-010-1994)
Action administrative par laquelle il est décidé d'exclure de toute utilisation, un bien usagé dont on a constaté l'inaptitude totale ou partielle à accomplire la fonction requise et qu'il n'est pas possible de déclasser.
Recette fonctionnelle  (extrait de la spécification E2M n°E/97010/C)
La recette fonctionnelle permet de s'assurer de l'état de fonctionnement global d'un appareil de mesure sans préjuger de sa précision.
La recette fonctionnelle comprend entre autres les contrôle de sécurité, extérieur, un examen fonctionnel et un contrôle de la conformité à la commande.
Recette technique  (extrait de la spécification E2M n°E/970101/C)
La recette technique correspond à une recette fonctionnelle suivie d'une opération de vérification. Ceci permet d'assurer qu'un appareil de mesure, neuf ou d'occasion, satisfait aux prescriptions qui autorisent sa mise en service.
Nota: La recette technique se différencie de l'intervention de vérification par le contrôle de la confirmée à la commande
4.  Les niveaux de maintenance:
Pour mettre en œuvre une organisation efficace de la maintenance et prendre des décisions comme gestionnaire dans des domaines tel que la soutrétance le recrutement de personnel approprié…, Les niveaux de maintenance sont définis en fonction de la complicité des travaux. L'AFNOR identifie 5 niveaux de maintenance dont en précise  le service:
- NIVEAU 1:
Réglage simple prévu par le constructeur ou le service de maintenance, au moyen d'élément accessible sans aucun démontage pour ouverture de l'équipement. Ces interventions peuvent être réalisées par l'utilisateur sans outillage particulier a partire des instructions d'utilisation.
- NIVEAU 2:
Dépannage par échange standard des éléments prévus à cet effet et d'opération mineure de maintenance préventive, ces interventions peuvent être réalisées par un technicien habilité ou l'utilisateur de l'équipement dont la mesure ou ils ont reçu une formation particulière.
- NIVEAU 3:
Identification est diagnostique de panne suivit éventuellement d'échange de constituant, de réglage et de d'étalonnage général. Ces interventions peuvent être réalisées par technicien spécialisé sur place ou dans un local de maintenance à l'aide de l'outillage prévu dans des instructions de maintenance.  
- NIVEAU 4:
Travaux importants de maintenance corrective ou préventive à l'exception de la rénovation et de la reconstruction. Ces interventions peuvent être réalisées par une équipe disposant d'un encadrement technique très spécialisé et des moyens importants adaptés à la nature de l'intervention.
- NIVEAU 5:
Travaux de rénovation, de reconstruction ou de réparation importante confiée à un atelier central de maintenance ou une entreprise extérieure prestataire de service.
5.  Gestion de maintenance:
5-1 Principe de la gestion ;
Gérer c'est administré, dirigé, gouverné, exercer des fonctions de direction est de contrôle pour son propre compte ou pour le compte d'un autre.
La gestion de la maintenance dans une installation  industrielle c'est ;
 1/  Lui définir des objectifs chiffrés est mesurable.
2 /  Définir les moyens a mettre en œuvre pour atteindre ses objectifs,
Le gestionnaire de maintenance est responsable de la mise en classe d'un système de gestion adapté à son entreprise, il doit tenir compte ;
- Des spécifié de l'entreprise.
- De sa taille.
- De l'importance de la maintenance.
- Du dégrées d'information.
3/  Mesurer les résultats, les comparer avec les objectifs, analyser les écarts et décider des moyens à maître en œuvre pour corrigé la déviation.
5-2 Les objectifs de la maintenance:
 Les objectifs de la gestion de  maintenance seront atteints si le gestionnaire maîtrise parfaitement les paramètres et les conditions de fonctionnement de l'entreprise.
 Le rôle de la maintenance et donc de traiter des défaillances afin de réduire est si possible d'éviter les arrêts de production.
La maintenance est indissociable des poursuites des objectifs conduisant à la maîtrise de la qualité, les cinq zéros symbolisant les objectifs, concernent en effet la maintenance, est un fonctionnement avec:
Zéro panne ; c'est l'objectif matériel de la maintenance.
- Zéro défaut ; une production sans défaut nécessite un outil de production en parfait état et une organisation adéquate, tout produit présentant un défaut est assimilable à un arrêt de production et ce traduit par une prolongation  des délais et des coûts inacceptables.
- Zéro stocke et zéro délai ; une fabrication sans stocke n'est pas compatible avec une livraison sans délai que si l'outil de production est parfaitement fiable.
- Zéro papier: il faut assurer zéro papier inutile on particulier les papiers engendrés    pour les erreurs, les défauts, les défaillances, le retard …etc.
5-3     Aspects de la maintenance:
La maintenance d'un bien commence avec la prise en compte, dès sa conception, des notions de fiabilité de maintenabilité, qui sont  de plus en plus inscrites dans  le cahier de change.
Un équipement commence par une évolution peut de temps après sa mise en service.  Ces caractéristiques, sa capacité à produire, la qualité de travail fournit, alors ses coûts d'exploitation peuvent diminuer. Il est donc indispensable d'agir pour le rendre conforme à un état initial.
Plusieurs solutions s'offrent alors:
- Intervention du constructeur.
- Intervention d'une entreprise extérieure spécialisée.
- Intervention de service de maintenance interne à l'entreprise.
6. Démarche de la maintenance:
 Les interventions sur des équipements sont nécessaires pour la conservation de leur bon état de fonctionnement il est donc possible de garder en mémoire:
- Les pannes qui ne sont présenté.
-  Les coûts de remise en état.
- Le temps d'indisponibilité
- Les coûts de perte de production   pendant l'indisponibilité
- Les modifications techniques à porter…etc.
Cette nécessité conduit à mettre en place pour chaque équipement un dossier qui se présente en 2 parties:
* Dossier technique
* Dossier machine
6.1 Dossier technique:
Il regroupe tout ce qui est propre à un modèle de machine: données du constructeur, plans schémas électriques, nomenclature… Il suffit donc d'un dossier technique par type des machines.

COURS SYSTEMES MICRO-PROGRAMMES A BASE DE MICROPROCESSEUR

Introduction aux systèmes micro-programmés
 Le développement de l'électronique numérique a suscité l'apparition de plusieurs types de composants très puissants en particulier les systèmes micro-programmés. Leur aptitude à s'adapter aux contraintes technologiques de plus en plus complexes, leur capacité de gérer un grand nombre de fonctionnalités variées et leur coût de revient faible a encouragé leur utilisation dans plusieurs applications tant domestiques qu'industrielles.


projet de fin : d'etude robot suiveur de ligne

 Ce projet consiste à réaliser un robot suiveur de ligne, l’idée est peut paraître très simple, mais un suivi idéal induit par conséquence un asservissement de vitesse et position d’un moteur à courant continu très complexes. 
La partie puissance est composée d’un pont hacheur 4 quadrants à base de transistors bipolaires. 
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Robot suiveur de ligne à base de PIC16F877
Robot suiveur de ligne à base de PIC16F877


Télécharger : Cours sur les installations électriques industrielles

 Les installations électriques industrielles 
 A la fin de la séance l'étudiant doit être capable de :
  Identifier les différentes parties d'une installation industrielle ; 
 Reconnaître le principe de fonctionnement d'une partie commande ; 
 Reconnaître le principe de fonctionnement d'une partie opérative ; 
 Etablir un diagramme des séquences.
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Le convertisseur continu - alternatif (l’onduleur)

 Un onduleur est un convertisseur statique capable de transformer l’énergie d’une source de tension continue en une  tension alternative.  Il s’agit d’un dispositif électronique qui accomplit la fonction inverse du redresseur . Nous distinguons deux grandes catégories d’onduleurs : les onduleurs autonomes et les onduleurs non autonomes. On traitera dans ce chapitre uniquement des onduleurs autonomes.


Freinage des moteurs asynchrones

Freinage des moteurs asynchrones

            Le freinage des moteurs asynchrones se fait de trois façons différentes:
·      freinage électromécanique;
·      freinage par contre-courant;
·      freinage par injection de courant continu.
Pour cela, on utilise des systèmes de freinage électromécanique ou électronique. 
•Avantages: Maîtrise du couple de freinage -Décélération progressive -Contrôle du temps de mise à l’arrêt -Usure réduite des systèmes mécaniques de transmission



  1.     Freinage électromécanique

            C’est un dispositif  mécanique de freinage qui est fait par l’intermédiaire de bandes, de mâchoires ou de disques. Ces dispositifs mécaniques sont commandés par un électroaimant alimenté par le réseau triphasé ou par un dispositif redresseur (Figure 1). Avec une tension redressée le couple de freinage est meilleur.
            L’électrofrein peut fonctionner de deux façons soit par manque de courant ou par émission de courant.


Figure 1 frein électro-mécanique

2    Freinage par contre-courant

            Pour utiliser la méthode de freinage à contre-courant, il suffit de débrancher le moteur et pendant qu’il tourne encore de le brancher en sens inverse. C’est un mode de freinage très efficace, cependant il doit être arrêté avant que le moteur commence en tourner à sens inverse. Divers dispositifs automatiques sont employés pour commander l’arrêt dès que la vitesse approche de zéro: détecteur d’arrêt à friction, détecteur d’arrêt centrifuge, dispositifs chronométriques, etc.
            Au moment du freinage, les pointes de courant et de couple sont nettement supérieures à celles produites lors du démarrage.  Afin d’obtenir un freinage sans brutalité, nous insérons, lors du couplage en contre-courant, une résistance en série avec chaque phase du stator(Figure 2).
            Les inconvénients de ce type de freinage sont tels que ce procédé n’est utilisé que pour des applications à faible puissance comme des machines-outils(tours, taraudeuses,etc.).


Figure 2 freinage par contre courant

3    Freinage par injection de courant continu

            Comme le freinage par contre-courant, ce système est principalement appliqué sur les moteurs à rotor bobiné, mais s’applique quelque fois pour les moteurs à cage.
            Le procédé consiste à envoyer du courant continu dans le stator, celui-ci étant déconnecté du réseau. Ce courant continu crée un flux magnétique fixe dans le stator. Pour que la valeur de ce dernier corresponde à un freinage convenable, le courant doit être d’environ 1,3 fois le courant nominal du moteur. La source d’alimentation qui fournit ce courant doit être faible (par exemple 20 volts). Cette source est généralement constituée de redresseurs (Figure 3). Afin d’éviter les échauffements inutiles, il est conseillé de prévoir un dispositif coupant le courant dans le stator une fois le freinage terminé.

Figure 3 freinage par injection de courant continu

Cours le hacheur série avec exercices corrigés

Le hacheur série fonctionne aussi sur une charge inductive. Cet article explique le fonctionnement sur charge inductive et les allures des courants mis en jeu.
Charge inductiveLa charge inductive est un ensemble inductance + résistance en série.
Hacheur série
 Le hacheur série est un interrupteur électronique. On le symbolise par un interrupteur classique, souvent noté K. En pratique, il s'agit d'un transistor de puissance (MOS ou bipolaire) ou d'un thyristor.



Rôle de l'inductance dans le hacheur série

L'inductance lisse le courant : elle impose que le courant soit continu au cours du temps. Le courant ne peut donc pas s'interrompre brutalement lorsque l'interrupteur (en fait, un transistor ou un thyristor) s'ouvre. Une diode appelée diode de roue libre est nécessaire pour que le courant trouve un chemin.

hacheur serie et charge inductive 0
Hacheur sans diode de roue libre


hacheur serie et charge inductive 2

Hacheur série : fermé (en haut), ouvert (en bas)

Hacheur fermé : la diode de roue libre est bloquée. A ses bornes se trouve la tension Ve mais en inverse. Aucun courant ne traverse la diode.

Hacheur ouvert : la continuité du courant dans l'inductance est assurée par la diode. Sans la diode, une surtension apparaîtrait (grande valeur de di/dt, donc de L.di/dt) et détruirait immédiatement le hacheur.

Allure des courants dans le hacheur série sur charge inductive

Les courants du hacheur série sur charge inductive figurent ci dessous :
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Allure des courants dans le hacheur série sur charge inductive

La tension Vs (courbe du haut) est aussi la tension aux bornes de la diode de roue libre.

Pour obtenir ces courbes (souvent présentées dans les manuels), il faut négliger la tension aux bornes de R par rapport à la tension aux bornes de L. La résistance R est négligée (supposée égale à 0).

La compréhension de ces courbes se fait en plusieurs étapes :

- description du courant iL dans l'inductance
- comprendre quand le hacheur K conduit et quand la diode D conduit
- voir que iL impose sa valeur soit à iK, soit à iD.

Courant dans l'inductance iL

Lorsque K est fermé, le courant dans l'inductance grandit. La source Ve communique de l'énergie au système en "chargeant" l'inductance en courant (Rappel : l'énergie contenue dans une inductance L vaut E = 1/2.L.i²). Le courant grandit linéairement dans le temps parce qu'on suppose que la tension aux bornes de l'inductance reste constante (tension aux bornes de R négligée). Mathématiquement, on a :

Tension aux bornes de L = constante
L.di/dt = constante
di/dt = constante' (division par L qui est une constante)

Par intégration :
i(t) = fonction affine du temps

Lorsque K est ouvert, le courant dans l'inductance diminue. L'inductance restitue son énergie dans la résistance R. Si le courant ne retombe pas jusqu'à 0, la conduction est dite continue. Sinon, la conduction est dite discontinue. Dans ce cas, il ne reste plus d'énergie dans l'inductance (iL = 0) lorsque K se ferme à nouveau.

Courant dans l'interrupteur iK

Lorsque l'interrupteur K est fermé, K est en série avec l'inductance. On a iK = iL. La diode D est bloquée.
Lorsque l'interrupteur K est ouvert, on a évidemment iK = 0.

Courant dans la diode iD

Lorsque l'interrupteur K est fermé, la diode D est bloquée (elle voit la tension Ve en inverse). On a évidemment iD = 0.
Lorsque l'interrupteur K est ouvert, la diode D se voit traversée par le courant que l'inductance lui impose. On a alors iD = iL.

Analogie mécanique inductance - inertie

Le courant dans l'inductance ne pas s'interrompre brutalement. Il est continu dans le temps. L'inductance est à comparer à un volant d'inertie (qu'on ne peut pas stopper brutalement).
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Valeur moyenne de la tension de sortie du hacheur série

Comme pour le hacheur série le plus simple (fonctionnement sur charge résistive), on a :

= α.Ve

Ce résultat est dû au fait que la tension moyenne aux bornes d'une inductance est toujours nulle. α est le rapport cyclique. Pour plus de détails, vous pouvez lire le principe de fonctionnement du hacheur série.

Valeur moyenne des courants (pour une conduction continue, iL n'est jamais nul)

Dans l'inductance, la valeur moyenne du courant iL vaut : 

= (Imax + Imin)/2.

Dans l'interrupteur (=hacheur=transistor), la valeur moyenne du courant iK vaut : 

= α.

Dans l'inductance, la valeur moyenne du courant iL vaut : 

= (1-α).

Ondulation du courant dans la charge inductive

L'ondulation du courant est définie par : (Imax - Imin)/2.

On remarque que l'ondulation vaut aussi Imax - , ou encore - Imin.

Pour réduire l'ondulation, il faut augmenter l'inductance L et/ou la fréquence du hacheur.

Applications du hacheur série sur charge inductive

- variateur de vitesse pour moteurs à courant continu
- cours et exercices pour terminale STI et BTS