CHAPITRE 1 LES PREACTIONNEURS ELECTRIQUES
INTRODUCTION
la distribution de
Les pr actionneurs sont des constituants qui, sur ordre de la partie de
commande, assurent
l nergie de puissance aux
actionneurs. Dans les circuits lectriques, les pr actionneurs sont
g n ralement soit un relais, soit un contacteur. Le contacteur assure en
plus
la
commutation de l nergie de forte puissance. En effet, quand on ouvre un
circuit en cours de fonctionnement, le contact en cause provoque un arc
lectrique qui peut tre dangereux pour les biens et les personnes.
larc lectrique qui accompagne souvent
lextinction de
1. LE RELAIS
Le relais est un composant lectrique r alisant la fonction dinterfa age entre un circuit de
commande, g n ralement bas niveau, et un circuit de puissance alternatif ou continu (Isolation
galvanique). On distingue deux types de relais : le relais lectromagn tique et le relais statique.
1.1. Relais lectromagn tique :
1.1.1. principe :
Un relais lectromagn tique est constitu dune bobine aliment e par le circuit de commande, dont
le noyau mobile provoque la commutation de contacts pouvant tre plac dans un circuit de
puissance. Le relais lectromagn tique est r serv pour les faibles puissances.
1.1.2. Caract ristiques fondamentales :
Tension dalimentation : Cest une tension continue qui permet dexciter la bobine.
La r sistance de la bobine : param tre permettant de d terminer le courant circulant dans le
circuit de commande.
Le courant des contacts : cest le courant maximal que peut commuter les contacts de relais
sans dommage.
1.2. Relais statique :
1.2.1. D finition
Ce qui est vrai pour un relais lectromagn tique est vrai pour un relais
statique. De plus un relais statique commute de mani re totalement
statique, sans pi ce en mouvement, conf rant au composant une
dur e de vie quasi illimit e. La structure de base dun relais statique
ainsi que son fonctionnement sont comme suit :
Chapitre 1 : Les pr actionneurs lectriques
37
1. Le circuit d'entr e correspond
l'unit de traitement ;
2. Le circuit de mise niveau ;
3. Le circuit de d tection de passage
de z ro permet de ne commuter le
relais que si la tension secteur est
pratiquement nulle
; ainsi on
vitera les rayonnements dus une
commutation d'une grande valeur ;
4. La charge.
Fonctionnement simplifi dun TRIAC
Le triac TR se comporte comme un interrupteur command :
Si VGA2 = 0, TR est bloqu (circuit ouvert), la charge
n'est pas aliment e ;
Publicité
Si V
GA2 = 1V, TR conduit (circuit ferm : sa tension
VA1A2 est n gligeable), la charge est aliment e.
G
VGA2
A1
Alimentation
TR
A2
Charge
1.2.2. Caract ristiques fondamentales :
Courant demploi : courant maximal que peut commuter le contact de sortie.
Tension dentr e : cest la tension dalimentation. Elle peut tre continue ou alternative.
Tension de sortie : cest la tension dalimentation de la charge. Elle est g n ralement de type
alternatif.
1.3. Exemple de circuit :
La figure suivante pr sente un exemple de relais statique bien connu le MOC 341, ainsi que le
montage de base le mettant en S uvre :
Si l'unit de commande, ici mat rialis e par une porte NAND, fournit un 0 la sortie de cette
porte, la diode infrarouge conduit, ce qui fait conduire l'optotriac interne, qui son tour
commande le triac ext rieur, qui devient comme un circuit ferm ; la charge (LOAD) est alors
aliment e par 240V AC
Le relais est muni du syst me "zero crossing", ce qui vite de commander le triac quand la
tension secteur est grande, ce qui vite des parasites de commutation.
38
Cours de : Capteurs et actionneurs en instrumentation
2. LE CONTACTEUR
2.1. Principe :
Un contacteur est un relais lectromagn tique particulier,
pouvant commuter de fortes puissances gr ce un dispositif
de coupure darc lectrique. Sa commande peut tre continue
ou alternative. Sa constitution est comme suit :
Des p les principaux de puissance ;
Un contact auxiliaire (avec possibilit d'additionner
au contacteur un bloc de contacts auxiliaires
instantan s ou temporis s) ;
une armature fixe et un autre mobile ;
Un ressort de rappel ;
Un circuit magn tique ;
Une bobine de commande du contacteur. Si la
bobine est aliment e elle attire larmature mobile
pour actionner les p les de puissance ; Si elle nest
pas aliment e, un ressort de rappel ouvre les p les
de puissance.
2.2. Caract ristiques lectriques :
Tension nominale demploi Ue : Cest la tension entre deux p les de puissance qui ne
provoque ni chauffement ni d t rioration du contacteur.
Courant nominale demploi Ie : Cest le courant qui peut circuler dans les p les de puissance
sans provoquer ni chauffement ni d t rioration du contacteur.
Courant thermique conventionnel (Ith ) : courant qu'un contacteur en position ferm e peut
supporter pendant 8 heures sans que l' chauffement de la bobine ne d passe 90 C.
Pouvoir de coupure : courant maximal que le contacteur peut couper.
2.3. Cat gories de fonctionnement et choix :
Pour choisir un contacteur il faut tenir compte, en plus des caract ristiques pr c dentes, des
Publicité
cat gories demploi. Une cat gorie demploie d finit, pour lutilisation normale dun contacteur, les
conditions d tablissement et de coupure du courant, en fonction du courant nominal demploi "Ie" et
de la tension nominale demploi "Ue" ; elle d pend :
De la nature du r cepteur contr l (r sistance, moteur cage, moteur bagues, etc.).
Des conditions demploi dans lesquelles seffectuent les fermetures et les ouvertures
( moteur lanc ou cal , en cours de d marrage, freinage par contre courant , etc. ).
Tableau 5
Cat gorie
AC1
AC2
AC3
En alternatif
Utilisation
R sistance
Moteur asynchrone bague
Moteur asynchrone cage.
AC4
Moteurs asynchrone cage et
bagues
- Inversion du sens de marche
- Freinage par contre courant
- Marche par coups
Cat gorie
DC1
DC2
DC3
DC4
DC5
En courant continu
utilisation
R sistance
Moteur Shunt
D marrage et freinage par contre
courant des moteurs Shunt
Moteurs s rie
D marrage et freinage par contre
courant des moteurs s rie
Chapitre 1 : Les pr actionneurs lectriques
39
Pour choisir un contacteur on utilise g n ralement les guides de choix propos s par les
constructeurs :
Tableau 6
Exemple de choix : Un circuit de chauffage est compos par deux charges r sistives triphas s.
Chaque charge consomme un courant de 10A par phase sous une tension U = 380V.
Il sagit de la cat gorie de fonctionnement AC1. Sur le guide de choix on peut opter pour le
contacteur suivant :
LC1-D09 A65
2.5. Sch mas de mise en S uvre :
Pour alimenter la bobine dun contacteur on peut utiliser lun des deux montages suivants :
AR
K
MA
Commande par interrupteur
Commande par deux poussoirs (la plus utilis )
Si on appuie sur le bouton poussoir MA la bobine du contacteur est aliment e et ferme le contact
K. M me si on rel che le bouton poussoir la bobine reste aliment e (automaintien). Pour couper
Publicité
lalimentation il suffit douvrir le bouton poussoir AR.
G n ralement, dans une cha ne d nergie lectrique, le pr actionneur ne sutilise pas seul, mais
associ une classe dappareillage typique : sectionneur, relais thermique, etc.
3. LE SECTIONNEUR
Le sectionneur est un appareil de connexion qui permet d'isoler (s parer lectriquement) un circuit
pour effectuer des op rations de maintenance ou de modification sur les circuits lectriques qui se
trouvent en aval. Ainsi il permet dassurer la s curit des personnes qui travaillent sur le reste de
linstallation en amont.
Le sectionneur ne poss de aucun pouvoir de coupure, par cons quent, il ne doit pas tre manSuvr
en charge.
Cours de : Capteurs et actionneurs en instrumentation
40
On trouve galement des sectionneurs qui servent en plus de porte-fusible. On les d signe par
"Sectionneurs porte-fusible" :
Sectionneur Simple
Sectionneur avec fusibles incorpor s
4. LES FUSIBLES
Les fusibles sont des appareils de protection dont la fonction est
douvrir un circuit par fusion dun l ment calibr , lorsque le
courant d passe une valeur pr cise, pendant un temps donn . On
trouve :
La classe gI ou gG : ce sont les fusibles dusage g n ral ;
ils prot gent contre les surcharges et les courts-circuits.
La classe aM : ce sont les fusibles daccompagnement Moteur pr vus pour la protection contre les
courts-circuits et surtout pour la protection des moteurs.
5. LE RELAIS THERMIQUE
Le relais thermique est un appareil de protection capable de
prot ger contre les surcharges prolong es. Une surcharge est une
l vation anormale du courant consomm par le r cepteur (1 3 In),
mais prolong e dans le temps, ce qui entra ne un chauffement de
l'installation pouvant aller jusqu' sa destruction. Le temps de coupure
est inversement proportionnel l'augmentation du courant.
Symbole
Contact
command
Le relais thermique utilise la propri t d'un bilame form de deux lames minces ayant des coefficients
de dilatation diff rents. Lapparition dune surcharge se traduit par laugmentation de la chaleur (effet
joule) ; Le bilame d tecte l'augmentation de chaleur, se d forme et ouvre le contact auxiliaire.
3 4 Chapitre 1 : Les pr actionneurs lectriques
41
Ce contact tant convenablement p lac dans le circuit de commande va couper l'alimentation de la
bobine du contacteur qui va ouvrir ses p les de puissances et interrompre le passage de l' nergie
lectrique au travers du r cepteur. Cest donc l'appareillage de commande qui coupe le circuit de
puissance est non pas le relais thermique.
Bilame non d form e
d = d formation due l chauffement
provoqu e par le passage du courant.
E X E R C I C E R E S O L U
EXERCICE N 1 :
Pour distribuer l nergie vers lactionneur, typiquement un moteur triphas , le sch ma suivant est
g n ralement adopt . D crire le fonctionnement du montage :
EXERCICE N 2 :
des
Lorsqu'on a commander plusieurs
Publicité
relais, on
donc de
a besoin
plusieurs transistors. Pour diminuer
la surface du circuit imprim , on
utilise
circuits int gr s
contenant plusieurs transistors de
commande ; ce en plus des
montages Darlignton. On donne
le ULN 2003.
titre d'exemple
Donner alors
le montage de
commande d'un relais avec ce
circuit.
Cours de : Capteurs et actionneurs en instrumentation
42
CORRIGE :
EXERCICE N 1 :
Si le bouton poussoir S1 du circuit de commande est actionn , la bobine du contacteur KM1 est
aliment e ; le contact KM1 du circuit de commande se ferme ainsi que les contacts KM1 du
circuit de puissance, ce qui entra ne la rotation du moteur MAS ;
Si S1 est rel ch le contact KM1 du circuit de commande maintient lalimentation de la bobine
du contacteur (m morisation). On parle alors dauto maintien ;
Pour arr ter le moteur MAS, on appuie sur le bouton poussoir Ar, ce qui ouvre le circuit de
commande ; la bobine KM1 nest plus aliment e et les contacts KM1 (commande et puissance)
sont ouverts ;
Si au cours du fonctionnement (KM1 ferm ) il y a une surcharge le relais thermique F
s chauffe, le contact qui lui est associ F souvre, ce qui ouvre le circuit de commande et
prot ge le moteur MAS ;
Le sectionneur porte fusible a aussi un contact auxiliaire not Q qui souvre avant les contacts
Q du circuit de puissance e, cas o on manSuvre le sectionneur en charge ; ceci a le m me
effet que le contact auxiliaire du relais thermique. Ce contact est appel contact de
pr coupure .
EXERCICE N 2 :
E X E R C I C E S N O N R E S O L U S
EXERCICE N 1 :
A fin de minimiser le courant de d marrage dun moteur asynchrone, on utilise un d marrage
r sistances statoriques. Au d marrage lalimentation du moteur se fait via ces r sistances. Apr s une
temporisation T on court-circuite ces r sistance pour liminer leurs effets, le moteur est alors alimenter
directement avec le r seau. Donner le circuit de puissance et de commande.
EXERCICE N 2 :
Donner un branchement des relais avec le
moteur pour que la commande de lun des
deux relais permet de commander la
rotation du moteur dans un sens ; et la
commande de lautre permet de le faire
tourner dans lautre sens.
Une utilisation de ce montage est
commande dun store automatis .
la
M
Chapitre 1 : Les pr actionneurs lectriques
43