Freinage par injection de courant continu
Présentation
Il s'agit de réaliser l'équipement de commande et de protection d'une machine de forte inertie, composée :
- d'un moteur asynchrone triphasé - CEM - IP 44 -
1,85 kW - 220 v / 380 v - 8,2 A / 4,73 A - cos
=0,78 - 1410 tr/mn
- d'une tachymétrie - Dynam Instrument
1N60 - 0,06 v/tr/mn - 8000 tr/mn max - 0,25 A max
- d'un volant d'inertie, constitué d'un cylindre plein en acier
- diamètre 220 mm - hauteur 115 mm
Le freinage de la machine est obtenu par injection de courant continu entre deux phases du stator du moteur
Principe du freinage par injection de courant continu
Lorsque l'ordre de démarrage est donné, KM1 se ferme et le moteur se met en rotation
Lorsque l'arrêt est demandé, KM1 s'ouvre, puis KM2 se ferme
Un courant continu (limité par la résistance R) est envoyé dans le stator
Le moteur se comporte comme un alternateur en court-circuit
L'inducteur, constitué par 2 phases du stator, produit un champ magnétique fixe
L'induit, constitué par le rotor en court - circuit, tourne dans ce champ magnétique
Des courants rotoriques apparaissent : l'énergie cinétique est transformée en pertes par effet Joule au niveau du rotor : le moteur ralentit
Lorsque le moteur est à l'arrêt, KM2 s'ouvre
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Module de freinage
Le module de freinage utilisé est le BA9034 de Dold
Ce module est alimenté en 400 V (bornes L1 et L2)
Le courant continu est injecté au moteur par les bornes T1 et T2
Il est produit par redressement commandé monoalternance avec diode de roue-libre : le thyristor permet le réglage et la limitation du courant à la valeur choisie (2 x In)
Le courant de freinage (25 A maxi) peut être réglé en face avant du module par un trimmer gradué en %
Le freinage se produit lorsque le contacteur de freinage se ferme
La borne T3 permet de contrôler l'arrêt du moteur : un trimmer en face avant du module règle le seuil de vitesse nulle
Si la borne T3 n'est pas connectée, le freinage s'effectue pendant une durée maximale de 15 secondes
Documentation technique du module BA9034 |
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Réalisation de la maquette
Cahier des charges
- impulsion sur poussoir marche : démarrage du moteur et rotation continue
- impulsion sur poussoir arrêt : arrêt du moteur avec freinage par injection de courant continu
- protection du moteur par relais thermique ou disjoncteur moteur
- protection de la ligne par sectionneur porte-fusibles ou disjoncteur moteur
- circuit de commande en 230 V
- voyants présence tension et marche
- montage des composants sur grille dans coffret fermé
- mesure du courant moteur à l'intérieur du coffret (à la pince ampèremétrique)
- mesure de la vitesse au niveau du coffret (bornes de mesure)
- matériel IP2X
Documents
Schéma structurel
Dessin d'implantation sur grille
Essais
Phase de démarrage
- voie A = i(t) courant du moteur
- voie B = n(t) vitesse de rotation du moteur
L'amplitude du courant de démarrage est de l'ordre de 32 A , soit 22,5 A efficaces
, soit presque 5 fois le courant nominal
Lorque le régime est établi, le courant moteur se stabilise à une valeur proche du courant nominal
La phase de démarrage dure environ 1 seconde
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Phase d'arrêt en roue-libre
- voie A = i(t) courant du moteur
- voie B = n(t) vitesse de rotation du moteur
Lorsque son alimentation est coupée, le moteur ralentit et s'arrête complètement au bout de 5 minutes et demi, du fait de la forte inertie
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Phase d'arrêt avec freinage par injection de courant continu
- voie A = i(t) courant du moteur
- voie B = n(t) vitesse de rotation du moteur
L'alimentation du moteur est coupée
Le module de freinage injecte le courant continu pendant 10 secondes (la borne T3 n'est pas connectée)
Le courant de freinage a été réglé de telle sorte sa durée d'injection dépasse de peu le temps de ralentissement
Le moteur s'arrête au bout de 9 secondes environ
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Courant de freinage
C'est un courant unidirectionnel (redressement monoalternance + roue-librage)
Sa période est celle du réseau (20 ms)
Son amplitude est de l'ordre de 25 A et sa valeur efficace est égale à 9,5 A (soit 2 fois le courant nominal du moteur)
Le courant de freinage maximal du module est 25 A
(le trimmer est réglé sur 30%)
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Photos de la maquette
Banc moteur - Coffret électrique - Platine câblée
Vidéo
Vidéo sonore des essais (8 Mo), réalisée par Charly Devedjian, compressée avec Avidemux (libre), se lit très bien avec VLC (libre)
Dossier de l'équipement (pdf 800 Ko)
Voir aussi :
Principes de sécurité (pdf 2 Mo)
Sécurité des machines électriques
Sécurité des machines : diaporama pps (720 Ko) - document pdf (400 Ko)
Démarrage et freinage des moteurs asynchrones triphasés