BRANCHEMENT EN MONOPHASE DES MOTEURS TRIPHASES‎

 - Montage à condensateur permanent

Lorsque l'on a un moteur triphasé à brancher sur un secteur monophasé, il existe plusieurs solutions. C'est celle du montage à  condensateur dont il va être question sur cette présente page. Il existe plusieurs types de schémas de  couplages à condensateurs dont certains ont un taux de réussite aléatoire. Afin d'assurer la crédibilité du site il ne sera question dans cet article  que du montage Steiner. Table des matières 1 AVERTISSEMENT  2 Exemples de transformation rapide 3 BRANCHEMENT DE MOTEUR TRIPHASE EN MONOPHASE 4 - DIFFERENTS SCHEMAS  DE COUPLAGE 5 Schéma d' inversion de sens de rotation avec un inverseur manuel à point milieu 6 Schéma d'inversion de sens de rotation en utilisant l'inverseur triphasé d'origine 7 AMELIORER LE COUPLE DE DEMARRAGE 8 DU TRIPHASE POUR L'ATELIER 9 Transformation d’un moteur puissant 10 Exemple de transformation de moteur puissant 11 Vidéo  description scie à bûches   12 Vidéo fonctionnement scie à bûches AVERTISSEMENT  La transformation d'un moteur triphasé en moteur monophasé avec couplage d'un  condensateur n'est pas du tout une science exacte.  Certains moteurs spécifiques branchés ainsi perdent tout leur *couple de démarrage et avant de faire une installation définitive du moteur,  il est conseillé de faire des essais. *La cause est dûe à la conception du moteur pour courant triphasé et notamment de  l'encochage du rotor qui ne correspond pas à l'angle  de déphasage pour le  monophasé et dont certains moteurs s'en accomodent et d'autres pas du tout, et il est impossble de le savoir à l'avance  sans avoir procédé à un essai. En plus,  il faut aussi savoir : - que la puissance du moteur est réduite d'un tier, par contre si le moteur est surdimensionné d'origine cela est peu sensible. - qu'au dessus d'une puissance de 1,1kw, pour 75% des moteurs, le couple de démarrage est inexistant, voire pas du tout (sous certaines  conditions il peut tout de même être amélioré) - que certains types de moteurs n'acceptent pas plusieurs démarrages consécutifsPour les inconvénients indiqués ci-dessus il est fortement  conseillé d'installer le moteur avec une protection par disjoncteur thermique calibré à l'intensité du moteur, surtout en cas d'utilisation où  le moteur est en démarrage hors surveillance de l'utilisateur. Même avec protection appropriée, ce montage est fortement déconseillé pour compresseur et pompe immergée. En fait ce montage convient très bien pour des moteurs de petite puissance (ventilateurs, pompes, moto-réducteurs) de moins de 0,75kw. Pour ceux qui hésiteraient à se lancer dans cette transformation, ils peuvent demander directement conseil à l'auteur à l'aide du  formulaire de contact plus bas dans cette page ou à la page interactive. Condition de la transformation : Il faut absolument que le moteur soit couplable en triphasé 230v, c'est à dire soit par couplage des barrettes  du bornier ou des 6 fils de sortie, soit au besoin par réfection des connexions. Exemples de transformation rapide Transformer moteur triphasé en monophasé Vidéo YouTube                              Moteur triphasé transformé en monophasé BRANCHEMENT DE MOTEUR TRIPHASE EN MONOPHASE avec un condensateur Etape 1 -  Couplage du moteur en 220v triphasé (triangle) Le couplage triangle d'un moteur 220/380 s'effectue avec les 3 barrettes verticales comme ceci :  Si le moteur ne possède pas de plaque à bornes, il faut procéder au repérage comme procédé au paragraphe "Aide au repérage des fils d'un moteur triphasé"  de la page «Conseils et astuces» Etape 2 - Valeur  du condensateur permanent ATTENTION : la formule ci-dessous de calcul du condensateur permanent n'est valable uniquement que pour le montage à condensateur  de moteur triphasé, elle ne peut absolument pas servir pour le calcul d'un condensateur d'un moteur monophasé. Si la plaque signalétique du moteur indique l'intensité prise en tri phasé 230v, le lecteur qui serait habitué aux formules savantes  et aux nombres  exacts appliquera celle-ci :   µF=I/6,28*U*F*0,000001  dont µf = valeur en Microfarad, I = Intensité du moteur en 230v tri, U = tension du secteur,F = fréquence du secteur . Pour simplifier, il suffit de multiplier cette intensité par 14 pour obtenir la valeur en Microfarad du  condensateur. Si il n'y a aucune indication d'intensité on peut se reporter au tableau ci-après qui donne les intensités des moteurs standards  par rapport à leur puissance  et  vitesse. ATTENTION : le tableau ci-dessous  n'est valable uniquement que pour le montage à condensateur d'un  moteur triphasé,  il ne peut absolument pas servirpour un moteur monophasé.  Cliquer sur le tableau pour obtenir l'affichage.   Le condensateur doit être un condensateur permanent pour moteurs avec une tension mini de 450v On peut se le procurer par exemple à Condensateur.net Si la valeur calculée du condensateur n'est pas une valeur standard, ou que cette valeur soit  plus grande que les valeurs  commercialisées, on peut très bien mettre 2 ou plusieurs condensateurs de valeur identique (ou différente) en parallèle  (la valeur total est égale à la somme des valeurs) Valeurs des condensateurs standards commercialisés : 1μf - 1,25 uf - 1,5 uf - 2μf - 2,5 uf - 3,15 uf - 4μf - 5μf - 6,3 uf - 7μf - 8μf - 10UF - 12,5 uf - 14μf - 15μf - 16μf - 18μf - 20μf  - 25μf - 30μf - 35μf - 40μF - 45μf - 50μf -  60μf - 70μf - 80μf - 90μf - 100UF Etape 3 - Branchement du moteur 1er sens de rotation cliquer dessus pour agrandir 2ème sens de rotation cliquer dessus pour agrandir Le schéma de base est celui  ci-dessus, d'autres schémas de couplages sont détaillés   au paragraphe 6 ci-dessous, ils ont pour effet le même résultat.  Au lecteur de choisir celui qui convient le mieux quand à l'arrivée et branchement des cables secteur et condensateur. La plaque à bornes de couplage (ou bornier) est standard et quoique les repères des anciennes  (u,v,w,z,x,y)  ne soient pas les mêmes l'emplacement  des couplages reste identique. Pour un sens de rotation :  Le condensateur est branché à u2 et v2 (comme il peut l'être aussi à v1 et w1 puisque c'est la même barrette) Le secteur est branché à u1 et v1 Pour l'autre sens de rotation :  Le condensateur reste branché à u2 et v2 mais le secteur est branché à u1 et w1 L'emplacement du condensateur n'a aucune importance. Pour des raisons d'encombrement,  il peut très bien être cablé à distance du moteur  par exemple à l'interrupteur de commande, le branchement au moteur s'effectuant ainsi avec un cable à 4 fils.                                                                                                                       - DIFFERENTS SCHEMAS  DE COUPLAGE En fait le lecteur a le choix entre  6 schémas de couplages différents pour exactement le même résultat,  en 2 groupes : L'inversion de sens par un fil du  condensateur :  L'inversion de sens par un fil du secteur : Pour une inversion de sens de rotation  avec un seul sens, n'importe couplage peut être utilisé par contre pour une machine  avec 2 sens de rotation l'inversion par fil secteur est plus facile à réaliser. Schéma d' inversion de sens de rotation avec un inverseur manuel à point milieu Schéma d'inversion de sens de rotation en utilisant l'inverseur  triphasé d'origine Si le moteur est intégré dans une machine avec un inverseur manuel il est possible d'adapter le condensateur sans grandes modifications.  Cela consiste à débrancher une des 2 phases d'inversion et de brancher le condensateur à la borne libre et à l'autre phase d'inversion  comme le schéma ci-dessous. AMELIORER LE COUPLE DE DEMARRAGE                                        Le couple de démarrage , inexistant dans certains moteurs couplés avec un condensateur peut-être nettement  amélioré en branchant  en parallèle du condensateur permanent un condensateur de démarrage avec relai intégré  qui peut se trouver à condensateur.net

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(AOP) Amplificateur operationel "Formation professionnelle en électronique "

(AOP) Amplificateur operationel  

"Formation professionnelle en électronique "

16 épisode avec des exercices résolus

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MODULE 16: ALIGNEMENT CONVENTIONNEL (TSESA)

MODULE 16: ALIGNEMENT CONVENTIONNEL.(ESA)

Présentation du Module :

Le module «Alignement conventionnel» est un module qui permet aux

stagiaires d’acquérir les connaissances pour effectuer des travaux

d’alignement conventionnel d’arbres sur des équipements industriels.

Le module présente les généralités sur l'alignement, la terminologie utilisée,

les principales mesures de sécurité à mettre en pratique et les

défauts d'alignement, les différentes méthodes et techniques

d'alignement ainsi que les tolérances permises.

Sont présentés les principaux problèmes que l'on rencontre sur 1es machines avant l'alignement :

 reconnaître les défauts, les vérifier et les corriger sur les machines et faire la correction du boitage des équipements.

Il est présenté l'alignement conventionnel des arbres à l'aide des différentes méthodes.

SOMMAIRE:

1. GENERALITES SUR L’ALIGNEMENT.

2. SECURITE .

3. TYPES D’ALIGEMENTS .

4. METHODES DE CONTROLE DE L’ALIGNEMENT.

5. VERIFICATIONS ET CORRECTIONS DES ELEMENTS.

6. VÉRIFICATIONS PRÉALABLES À L'ALIGNEMENT.

TP1 – Vérification et correction du boitage des équipements.

TP2 – Alignement conventionnel avec règle et calibres d'épaisseur .

TP3 – Alignement avec comparateurs.

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Nature et localisation des lésions

Nature et localisation des lésions

 

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Relation intensité – dommages

Relation intensité – dommages

 

En courant alternatif (multiplier les valeurs par 1.5 en courant continu) :

Courant	Puissance en 220V	Effets
0,0005 A	0.1 W – Montre quartz	Seuil de perception
0.005 A	1 W – Téléphone portable	Toucher-lâcher
0.010 A	2 W – Radio réveil	Seuil de non-lâcher Contraction musculaire
0.030 A	7 W – ampoule basse consommation	Syncope bleue Paralysie respiratoire
0.075 A	16 W – Enceinte d’ordinateur	Syncope blanche Fibrillation cardiaque – Arrêt cardiaque
0.100 A	22 W – Live Box	Idem + brûlure interne
1 A	220 W – lampe halogène de salon	Idem + Décomposition chimique du sang irréversible Destruction du système nerveux Mort certaine
5 A	1000 W – sèche cheveux

(source INRS)

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Contacts directs et indirects

Contacts directs et indirects

Contact direct:

Le contact direct est le contact d'une personne avec les parties actives des matériels sous tension.

Une partie active peut être un conducteur d'énergie ou même un conducteur neutre.

 

Contact indirect:

Le contact indirect est le contact d'une personne avec des masses métalliques mises accidentellement sous tension.

Une masse est une partie métallique normalement isolée des parties actives et mise à la terre.

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Les classes de matériel

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Les régimes du neutre (TT IT TN)

Les régimes du neutre (TT IT TN)

Le Régime de neutre définit la façon dont sont raccordées :

• la terre de la source de tension (ex : un transformateur de distribution EDF, un groupe électrogène, une éolienne, ...)
• et les masses côté utilisateur. C'est-à-dire la façon dont les carcasses métalliques des appareils sont raccordées.

La première lettre indique l’état du NEUTRE vis-à-vis de la terre :

• T : neutre à la terre
• I : neutre isolé de la terre

La deuxième lettre indique l’état des MASSES :

• T : masses à la terre
• N : masses au neutre

Il existe plusieurs régimes de neutre dont les plus connus sont :

Le régime de neutre TT :

• Le premier T indique que le neutre de l'installation est relié à la terre coté générateur
• et le deuxième indique que les masses (carcasse métallique) sont reliées à la terre

Le régime de neutre TN :

• La première lettre "T" indique que le neutre de l'installation est relié à la terre côté générateur
• et le "N" indique que les masses (carcasse métallique) sont reliées au neutre

 

Le régime de neutre IT :

• La première lettre "I" indique que le neutre de l'installation est isolé de la terre (Donc pas de connexion) côté générateur
• et le deuxième indique que les masses (carcasse métallique) sont reliées à la terre

Le régime TT

Ce schéma est le plus classique, le plus répandu (notamment dans l’habitat).

Câblage :

• Le neutre est à la terre (au transformateur)
• Toutes les masses sont à la terre

En cas de défaut (fuite d’une phase sur la carcasse) :

• La carcasse étant reliée à la terre, le courant retourne au transformateur par celle-ci.
• Le différentiel détecte la fuite de courant et coupe l’alimentation.

Le régime TN

Câblage :

• Le neutre est à la terre (au transformateur)
• Les masses sont au neutre

En fait, ce régime ressemble beaucoup au régime classique TT, mais :

• Les fils de neutre et terre sont un seul et même fil (ce qui empêche l’utilisation du différentiel)
• On ne coupera jamais le neutre (notamment au niveau du tableau), la terre n’étant pas différenciée.

En cas de défaut (une phase touchant la carcasse par exemple) :

• Un court-circuit est créé entre phase et neutre.
• Il provoque la coupure du disjoncteur UNIQUEMENT si le défaut est assez franc.

Le régime IT

On le rencontre en France uniquement, dans des systèmes où la continuité d’exploitation est importante et disposant d’une maintenance continue.

Câblage :

• Le neutre n’est pas relié à la terre, il est isolé de la terre.
• Les masses sont reliées à la terre.

En cas de défaut :

• Le point du défaut est fixé au potentiel de la terre, autrement dit, le défaut fixe le potentiel du point concerné de l'installation à 0V
• Puisqu’il n’y a pas de différence de potentiel (0-0 = 0 Volt), il n’y a pas de courant de fuite donc pas de danger.
• Le défaut ne déclenchant aucune coupure, la continuité de l’exploitation est assurée
• La phase en défaut étant fixée au potentiel de la terre, soit 0 volt :
  • les 2 autres phases vont avoir un potentiel de 400 Volt par rapport à la terre
  • et le neutre un potentiel de 230 Volt par rapport à la terre

Si le défaut est introduit par un opérateur qui touche une phase, le principe est le même (c’est la main de l’opérateur qui va fixer le point au potentiel 0 du système. Pas de danger.

Si un deuxième défaut apparait :

• La première phase est toujours fixée au potentiel de la terre, soit 0 Volt.
• La mise à la terre du 2ème point (phase ou neutre) va provoquer un court-circuit
• Le disjoncteur coupera en surintensité ou court-circuit

Si c’est un opérateur qui provoque le défaut :

• Il subira une différence de potentiel de 380 Volt (phase) ou 220 Volt (neutre)
• Il ne sera pas assez bon conducteur pour provoquer la coupure en surintensité ou court-circuit
• Aucune protection ne se déclenchera

On voit que le système est très protecteur dans le cas d’un seul défaut, mais devient mortel au deuxième défaut :

• Il est donc nécessaire de détecter le premier défaut
• et d’en assurer la réparation de manière urgente

Avant que le deuxième défaut potentiellement mortel intervienne.

  

En régime IT, on équipera donc le système d’un contrôleur d’isolement qui informera du défaut (alarme visuelle et/ou sonore)

La correction du défaut est impérative et urgente.
Les normes de sécurité imposent donc la disponibilité permanente d'un personnel de maintenance qualifié sur le site.

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La compensation du facteur de puissance

Placer des condensateurs de compensation

• Le principe de la compensation
• Une compensation individuelle ou globale ?
• Quelle compensation dans le cas d'une nouvelle construction ?
• Les précautions à prendre
• Le prédimensionnement des condensateurs

Le principe de la compensation

Si la consommation d'énergie réactive est anormalement élevée, on soupçonnera la présence d'équipements à forte composante inductive : moteurs électriques, vieux ballasts électro-magnétiques de tubes fluorescents, ...

Dans ce cas, le courant consommé est en retard par rapport à la tension. On parle d'un déphasage d'un angle phi.

 

On compense ce déphasage en adjoignant à l'installation une batterie de condensateurs.

 

Curieusement, le fait d'ajouter un équipement (et donc de générer un courant supplémentaire) entraîne une diminution du courant total demandé au réseau !

En fait, les composantes réactives des courants (inductives et capacitives) se sont compensées...

Voici l'impact du cos phi sur la section des câbles

Valeur du cos phi	Section du câble triphasé pour transporter 15 kW + protection par disjoncteur
1	2,5 mm²
0,8	4 mm²
0,6	6 mm²
0,4	10 mm²

Placement d'une batterie de compensation

Un dimensionnement correct des batteries de condensateurs est très important. En effet, trop faible, le résultat est insuffisant, mais inversement une surcompensation se traduira par un renvoi d'énergie réactive capacitive vers le réseau qui sera également comptabilisée et facturée.

Une compensation individuelle ou globale ?

La compensation peut s'effectuer de différentes manières :

1°  Compensation individuelle

Sur chaque consommateur important, on prévoit un condensateur raccordé en parallèle. Il sera mis sous tension uniquement si l'appareil fonctionne.

 

Cette solution, bien que plus chère, est techniquement préférable. En effet, elle permet :

• De réduire le courant demandé par les équipements avec mauvais cos phi (moteurs, lampes fluo, ...), et donc de "soulager" le cable qui raccorde ces équipements.
• De réduire les pertes en lignes et les chutes de tension dans l'installation.
• D'éviter la surcompensation puisque la batterie est mise hors tension en même temps que l'appareil (système auto-réglable). 

On choisira donc cette solution lorsque le réseau intérieur est déjà fort chargé (déclenchements de disjoncteurs sur certaines lignes) ou lorsque l'équipement entraîne par lui-même une charge inductive importante et variable (moteur d'ascenseur, par exemple).

Exemples d'application. Les pertes réactives à charge nulle des transformateurs sont souvent compensées individuellement par un condensateur de valeur fixe. Les luminaires à tubes fluorescents peuvent être équipés d'usine d'un condensateur pour compenser l'effet inductif du ballast électromécanique.

2°  Compensation centralisée

Vue d'une batterie automatique de condensateurs.

La compensation s'effectue d'une manière globale : les batteries de condensateurs sont raccordées en amont de l'installation du côté basse tension. Elles peuvent être pourvues d'un système de gestion des condensateurs en cascade : en fonction de la consommation d'énergie réactive mesurée, le régulateur enclenche ou déclenche automatiquement les condensateurs de manière à maintenir le cos phi dans la plage souhaitée. Inconvénient : si l'installation présente globalement un bon cos phi vu de l'extérieur, les lignes intérieures restent mal exploitées. Si des lignes sont surchargées, elles le resteront.

Cette solution est facile à installer, tant sur des nouvelles que sur des anciennes installations.

Il est également fréquent de combiner la présence d'une batterie fixe et d'une batterie à enclenchement automatique. La batterie fixe est déterminée de façon à ce qu'elle ne provoque aucune surcompensation, même pendant les périodes de faible consommation.

3° Compensation par groupes

Solution intermédiaire aux deux précédentes. Dans ce cas la compensation s'effectue à un niveau intermédiaire, par exemple au niveau des tableaux divisionnaires, et concerne les utilisateurs alimentés en aval des tableaux divisionnaires correspondants.

Quelle compensation dans le cas d'une nouvelle construction ?

Le risque est grand que le bureau d'études surdimensionne largement l'installation de compensation, puisqu'il va tabler sur une utilisation maximale (presque simultanée) de tous les équipements inductifs, par précaution.

Il vaut donc mieux : N'installer d'origine que les condensateurs qui compensent individuellement  les pertes à vide des transformateurs, les ascenseurs, les ventilateurs du conditionnement d'air, les compresseurs frigorifiques, ...  Prévoir l'emplacement d'une batterie de condensateurs dans le TGBT (tableau général basse tension), dès l'origine.  Décider après quelques mois de fonctionnement du meilleur choix de la batterie de condensateurs à installer, en fonction des kVArh/mois réellement enregistrés.

Les précautions à prendre

Auto excitation

• Il faut éviter lors de la compensation de moteur les risques d'auto-excitation pouvant provoquer des surtensions.
• Le choix de la batterie doit donc être fait en tenant compte des caractéristiques du matériel à compenser (cfr. fabricant).
• La batterie de condensateurs doit avoir une puissance inférieure à la puissance nécessaire à l'auto-excitation du moteur. A défaut, il doit être prévu, dans l'appareillage de commande des condensateurs, une coupure évitant cette auto-excitation.

Harmoniques

• Lors du placement d'une batterie de condensateurs, il faut effectuer une vérification de la présence d'harmoniques dans l'installation: celles-ci peuvent endommager les batteries de condensateurs et provoquer des surtensions dangereuses pour l'installation. Elles peuvent être à l'origine du "claquage des condensateurs".
• Les harmoniques sont présentes dans les systèmes utilisant des redresseurs. On en trouve dans les systèmes d'alimentation des salles informatiques, par exemple.

Puissance des pas de régulation

• En fonction de la mesure du cos phi ou tg phi, on enclenche ou déclenche des éléments condensateurs dont la puissance en kVAr doit permettre de suivre au plus près l'évolution du cos phi souhaité.
• Il faut choisir des pas de régulation suffisamment faibles de manière à éviter la sous ou sur-compensation.

Résistances de décharges

• Des précautions seront également prises pour l'appareil de protection des batteries de condensateur car des courants transitoires importants apparaissent à l'enclenchement et au déclenchement des batteries.
• Pour limiter ce phénomène, des résistances de décharge sont installées en parallèle sur la batterie de condensateurs : 

Le prédimensionnement des condensateurs

Afin de prédéterminer l'importance des condensateurs à mettre en place dans une installation pour compenser la consommation réactive

Après recherche du coût dans un catalogue, il sera dès lors possible de déterminer le temps de retour de l'investissement (généralement compris entre 6 mois et 1 an). 

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