Chapitre4 Les Procédés de Freinage
C
hapitre IV
Les procédés de Freinage
Contenu
I. INTRODUCTION ........................................................................................................................................... 44
II. FREINAGE MECANIQUE .......................................................................................................................... 45
II.1. FREIN A MANQUE DE COURANT ....................................................................................................... 45
II.1.1. Principe: ............................................................................................................................................. 45 II.1.2. Circuit de commande: ........................................................................................................................ 46 II.1.2. Circuit de Puissance ........................................................................................................................... 46
II.2. FREIN A APPEL DE COURANT ............................................................................................................ 47
II.2.1. Principe: ............................................................................................................................................. 47 II.2.2. Circuit de commande: ........................................................................................................................ 48 II.2.3. Circuit de puissance: .......................................................................................................................... 49
III. FREINAGE ELECTRIQUE ....................................................................................................................... 49
III.1. FREINAGE PAR CONTRE COURANT .................................................................................................. 49
III.1.1. Principe: ............................................................................................................................................ 49 III.1.2. Circuit de commande: ....................................................................................................................... 50 III.1.3. Circuit de puissance: ........................................................................................................................ 51
III.2. FREINAGE PAR INJECTION DU COURANT CONTINU .......................................................................... 52
III.2.1. Principe: ............................................................................................................................................ 52 III.2.2. Circuit de commande: ....................................................................................................................... 52 III.2.3. Circuit de puissance: ......................................................................................................................... 53
Sghaier.N & Mbarek.M
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Chapitre4 Les Procédés de Freinage
I. INTRODUCTION
Dans un grand nombre d'applications, l'arrêt du moteur est obtenu simplement par
décélération naturelle. Le temps de décélération dépend alors uniquement de l'inertie de la
machine entraînée. Mais il est souvent nécessaire de réduire ce temps. Le freinage électrique
apporte dans ce cas une solution efficace et simple. Par rapport aux freinages mécanique, il
offre l'avantage d'être régulier et de ne mettre en œuvre aucune pièce d'usure.
Le moteur asynchrone est capable de fonctionner dans les quatre quadrants. Il développe un
couple moteur dans l'un et l'autre sens dans les quadrants Q1 et Q3 et un couple de freinage
dans les quadrants Q2 et Q4. L'inversion du sens de rotation s'obtient en intervertissant deux
des trois phases d'alimentation du moteur, ce qui a pour effet d'inverser le sens du champ
tournant.
Lorsque la sécurité l'exige, le freinage doit permettre d'obtenir un temps d'arrêt plus court que
celui obtenu par un simple appui sur le bouton d'arrêt.
Ainsi, prenons l'exemple d'une scie circulaire machine réputée dangereuse. Le freinage doit
être immédiat lors de l'appui sur AU (bouton Arrêt d'Urgence).
On dispose de quatre procédés de freinage : Deux procédés mécaniques et deux procédés
électriques.
- Les procédés mécaniques:
Il s’agit d’un frein à disque incorporé au moteur, on appel l’ensemble MOTEUR FREIN:
c'est une action effectuée sur le rotor. Il existe deux types de freinage dans ce cas de procédé.
Freinage à appel de courant,
Freinage à manque de courant.
- Les procédés électriques:
C'est une action effectué sur le stator. Il existe aussi deux types de freinage.
Freinage par contre courant,
Freinage par injection du courant continu.
Chapitre4 Les Procédés de Freinage
II. FREINAGE MECANIQUE
Ce sont des moteurs comportant un dispositif de freinage mécanique (mâchoire, disque,...):
MOTEUR FREIN commandé par un électroaimant. Il en existe deux types :
Fig. Vue éclatée d'un Moteur frein
Fonctionnement:
•Une bobine commande le déplacement d’un disque bloqué en rotation.
•Ce disque vient en contact avec un disque fixé sur le rotor du moteur.
•Le frottement des deux disque provoque le ralentissement du moteur.
Deux possibilités:
•Frein à manque de courant.
•Frein à appel de courant.
II.1. Frein à manque de courant
II.1.1. Principe: Le frein est actionné mécaniquement (système de ressort au repos), il est souvent utilisé pour
des raisons de sécurité: lorsque le moteur n'est pas alimenté (arrêt normal ou arrêt d'urgence)
le freinage est réalisé.
L'électroaimant est alimenté en triphasé, branché en parallèle sur les enroulements statoriques.
L’avantage de ce procédé réside dans le fait que le freinage est toujours assuré, même en cas
de coupure d ‘énergie. C’est la raison pour laquelle ce procédé est fortement conseillé lorsque
la sécurité est prépondérante.
Le frein à manque de courant fonctionne de pair avec le moteur: il est raccordé en parallèle avec
le moteur au niveau même du boitier de raccordement.
Chapitre4 Les Procédés de Freinage
L1
L2
L3
U
V
W
M1
M 3 ~
Remarques:
- La rotation n'est possible que si les enroulements du stator et les enroulements du frein sont
alimentés.
- On obtient avec ce dispositif un freinage brutale, avec un maintient en position blocage. Il
existe des moteurs freins avec un électroaimant alimentée en courant redressé par
l'intermédiaire d'un pont de diodes.
II.1.2. Circuit de commande:
Q: Sectionneur
F: Relais thermique
S0: Bouton poussoir arrêt
S1: Bouton poussoir marche
KM1: Contacteur principale
KM11: contact de maintien
L1
N
Q
1
N
2
F
S0
S1
95
96
1
2
3
4
A1
KM1
A2
KM11
13
14
II.1.2. Circuit de Puissance
Chapitre4 Les Procédés de Freinage
L1,L2,L3: Alimentation triphasée
Q: Sectionneur fusible
F: Relais thermique
KM1: Contacteur principale
M1: Moteur asynchrone triphasée
3 x 400v L1 L2 L3
PE
1
2
3
4
5
6
Q1
KM1
F1
1/L1
3/L2
5/L3
Publicité
2/T1
4/T2
6/T3
1/L1
3/L2
5/L3
2/T1
4/T2
6/T3
U
V
W
M1
M 3 ~
II.2. Frein à appel de courant
II.2.1. Principe: Dans le cas du frein à appel de courant, c'est l'alimentation du frein qui provoque le freinage
du moteur. Il nécessite une alimentation électrique indépendante du celle du moteur.
Chapitre4 Les Procédés de Freinage
II.2.2. Circuit de commande:
L1
N
Q
1
N
2
F
S0
KM11
S2
KM22
95
96
1
2
13
14
1
2
21
22
A1
S1
3
4
13
KM21
14
21
22
A1
kM12
KM1
A2
KM2
A2
Chapitre4 Les Procédés de Freinage
L1,L2,L3: Alimentation triphasée
Q1: Sectionneur fusible
F1: Relais thermique
F2: Fusibles
KM1, KM2: Contacteurs
M1: Moteur asynchrone triphasée
II.2.3. Circuit de puissance:
3 x 400v L1 L2 L3
PE
1
2
3
4
5
6
Q1
F2
1
2
1
2
1
2
1/L1
3/L2
5/L3
KM1
2/T1
4/T2
6/T3
KM2
3
2
1
F1
1/L1
3/L2
5/L3
2/T1
4/T2
6/T3
U
V
W
M1
M 3 ~
III. FREINAGE ELECTRIQUE
III.1. Freinage par contre courant
III.1.1. Principe:
Le freinage par contre courant consiste à inverser deux phases d’alimentation, moteur lancé,
pour qu’il change de sens de rotation. La fréquence de rotation va alors décroitre rapidement
et, au moment ou elle devient nulle, on coupe l’alimentation. Le changement de sens de
rotation, moteur lancé, implique que le moteur doit alors vaincre un couple résistant plus
important. Il va donc consommer beaucoup plus de courant. Pour limiter ce dernier, on doit
placer des résistances en série avec le stator. Même avec les résistances qui limitent le
courant, la fermeture simultanée de KM1 et KM2 provoquerait un court-circuit, il faut donc
impérativement verrouiller électriquement et mécaniquement. Il faut aussi couper
Chapitre4 Les Procédés de Freinage
l’alimentation du frein au moment précis ou le moteur s’arrête sinon, il va repartir dans l’autre
sens. Normalement un capteur tachymétrique va se charger de ce travail.
Généralement, un dispositif électrique de coupure déconnecte le moteur du réseau au moment
du passage de la vitesse à N=0. Le couple de freinage moyen est en général, supérieur au
couple de démarrage.
Inconvénient, ce mode de freinage implique des courant absorbé important (environ 7xIn)
Remarques:
- C'est un mode de freinage très efficace.
- Ce freinage doit être interrompu dés l'arrêt du rotor sinon risque de redémarrer dans le sens
inverse.
- Il n'y a pas de blocage.
III.1.2. Circuit de commande:
L1
N
Q
1
N
Publicité
2
F
S0
S2
95
96
1
2
1
2
3
S1
KM11
KM22
4
21
22
A1
KM1
A2
KM21
13
14
13
14
S4
n>0
kM12
21
22
A1
KM2
A2
Chapitre4 Les Procédés de Freinage
Avec : Q: Sectionneur fusible
F: Relais thermique
S0,S1,S2: Boutons poussoirs
KM1: Contacteur marche
KM2: Contacteur freinage
KM11,KM21: Contact de maintien
KM12, KM22: Contact de verrouillage
S4: capteur de vitesse nulle
si n=0 alors S4=0
si n>0 alors S4=1
III.1.3. Circuit de puissance:
L1
L2
L3
Q
1
2
3
4
5
6
Rf
1
2
3
4
5
6
1/L1
3/L2
5/L3
KM2
1/L1
3/L2
5/L3
KM1
2/T1
4/T2
6/T3
2/T1
4/T2
6/T3
F
M1
1/L1
3/L2
5/L3
2/T1
4/T2
6/T3
U
V
W
M 3 ~
L1,L2,L3: Alimentation triphasée
Q: Sectionneur fusible
F: Relais thermique
KM1, KM2: Contacteurs
M1: Moteur asynchrone triphasée
Rf: Groupe de résistances de freinage
permettant de limiter le courant
Chapitre4 Les Procédés de Freinage
III.2. Freinage par injection du courant continu
III.2.1. Principe:
Ce mode de freinage est utilisé sur les moteurs à bagues et à cage.
Lorsqu’on applique une tension triphasée aux bornes du stator d’un moteur asynchrone
triphasé, on crée un champ tournant qui entraine le rotor en rotation à une fréquence de
rotation légèrement inférieure en raison du glissement (voir chapitre 1). Si tout en coupant
l’alimentation triphasée, on applique à ce stator une tension continu, on crée alors un champ
fixe. Ce champ fixe a pour effet de bloquer la rotation du rotor donc du moteur.
Remarque:
- Il n'y a toujours pas de blocage.
- Le courant de freinage est de l'ordre 1,3In. La valeur de la tension redressée dépasse
rarement 20V pour ne pas provoquer d'échauffement excessif.
- Les résistances rotoriques sont remises en service.
Avantages:
Pas de risque de démarrage dans l'autre sens.
Inconvénient:
Il faut couper le courant dans le stator pour éviter l'échauffement.
III.2.2. Circuit de commande: Nomenclature:
Q: sectionneur
F: relais thermique
S0: Bouton poussoir arrêt non freiné.
S1: Bouton poussoir marche.
S2: Bouton poussoir arrêt freiné.
KM2, KM3: Contacteurs pour le freinage
KM1: contacteur marche
KM4: Contacteur de cout circuit de groupes des résistances
KA1: Contacteur auxiliaire
KM12,KM22: Contacts de verrouillage
KA11: Contact temporisé à la fermeture
KM31,KM11: Contacts de maintien
Chapitre4 Les Procédés de Freinage
L1
N
Publicité
Q
1
N
2
3
4
F
S0
95
96
1
2
13
KM31
S2
14
55
56
21
22
A1
KM2
KM12
S1
3
4
KM11
13
14
KA1
67
68
kM22
21
22
A1
A1
A1
A1
KM2
A2
KM3
A2
KM1
A2
KA1
KM4
A2
A2
III.2.3. Circuit de puissance: Nomenclature:
Q: sectionneur
F: relais thermique
KM2, KM3: Contacteurs pour le freinage
KM1: contacteur marche
KM4: Contacteur de cout circuit de groupes des résistances
KA1: Contacteur auxiliaire
Rf: Groupes de résistances.
Chapitre4 Les Procédés de Freinage
L1
L2
L3
Q
1
2
3
4
5
6
1/L1
3/L2
5/L3
1/L1
3/L2
5/L3
KM1
2/T1
4/T2
6/T3
KM2
2/T1
4/T2
6/T3
1/L1
3/L2
5/L3
F
2/T1
4/T2
6/T3
0V
400V
0V
48V
2
4
3
D1 1
1/L1
3/L2
5/L3
KM3
2/T1
4/T2
6/T3
U
V
W
M
M 3 ~
Z
X
Y
RF
1
2
3
4
5
6
KM4
1/L1
3/L2
5/L3
2/T1
4/T2
6/T3
Chapitre3 Les procédés de démarrage
Sghaier.N & Mbarek.M
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