Le document présente les fondamentaux des automatismes en énergie électrique, en se concentrant sur les composants, leur fonctionnement et l'interprétation des schémas de câblage. Il décrit divers types de moteurs, leurs principes de fonctionnement, ainsi que les dispositifs de protection tels que les relais et les disjoncteurs. Il aborde également les interactions entre le circuit de puissance et le circuit de commande, mettant en lumière l'importance de la sécurité et de la protection des actionneurs électriques.

1. AUTOMATISMES
ENERGIE ELECTRIQUE

2. 2
OBJECTIFS:
• Connaître le matériel pour la commande et
la protection d’un actionneur électrique
• savoir lire un schéma électrique de
câblage
• Comprendre les principes de commande
des automatismes électriques câblés

3. 3
PALETTISEUR

4. 4
Câblage minimal du moteur
d’élévateur

5. 5
PRINCIPE DE
FONCTIONNEMENT DES
COMPOSANTS
• Contacteur électrique
• composants du circuit de puissance
• composants du circuit de commande

6. 6
CONTACTEUR
• bobine de commande
• contacts de puissance
• composant monostable NO
• commande d’un actionneur en
TOR
Symbole normalisé d’un
contacteur

7. 7
RELAIS
(contacteur de faible puissance)
• interface de puissance,
mémoire, multiplicateur de
contacts…
• généralement dans circuit
de commande
• même principe que
contacteur
Relais de mémorisation
Symbole normalisé d’un
relais

8. 8
COMPOSANTS
DU CIRCUIT DE
PUISSANCE

9. 9
ALIMENTATION TRIPHASEE
N, L1, L2, L3 + ligne de protection

10. 10
Tension monophasée
S N L1
UL1(t)
Aimant permanent
Bobine
N L1
U(t)
temps
1 tour = 1 période
Umax
-Umax
- Signal
sinusoidal
- Umax dépend de
la fréquence de
rotation du rotor

11. 11
Système triphasé
équilibré de
tension
• Déphasage à 120°
• Neutre commun
S N
N L1
N
N
L1
L2
L3
L2
L3
N
U(t)
temps
1 tour = 1 période T
Umax
-Umax
UL1 UL2
UL3
T/3

12. 12
Exemple de turbine PELTON à axe vertical
(6 buses d’alimentation)
Principe de régulation de
puissance
PRODUCTION D’ELECTRICITE
L1 L2
L3
N
G
ENTRAINEMENT
MECANIQUE

13. 13
ALIMENTATION TRIPHASEE Ueff = Umax/2
Définition: tension continue appliquée aux bornes d’une résistance qui
dissipera la même puissance que la tension alternative u(t) = Umax x sin(ωt)
qu’elle représente.
L1 L2
L3
N
Ueff=220V
Ueff=380V
Terre
Symbole d’une source d’énergie électrique (réseau triphasé)

14. 14
ACTIONNEURS ELECTRIQUES
TRANSFORMER
L’ENERGIE
ENERGIE
ELECTRIQUE
ACTIONNEUR
ELECTRIQUE
ENERGIE
TRANSFORMEE
(mécanique,
thermique,
lumineuse, sonore…)
MOTEURS
SYNCHRONE
PAS à PAS
A courant
alternatif
A courant
continu
ASYNCHRONE
MOTEURS ROTATIFS
Principe général:
Champs tournants

15. 15
• Stator:
3 bobines fixes créent un champs
tournant à vitesse constante.
• Rotor:
Des courant de foucault naissent dans
le rotor, ce qui crée un champs
rotorique.
• Le faible glissement entre le rotor et le
champs tournant crée par le stator
justifie le terme asynchrone.
• l’intensité du courant appelé est
proportionnelle au couple résistant à
vaincre lors de la rotation de l’arbre
Une simple inversion de 2 phases permet d’inverser le sens de rotation du rotor.
MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASE
PRINCIPE

16. 16
MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASE
TECHNOLOGIE
- Bobinage statorique
- guidage arbre
- Refroidissement
- raccordement
électrique

17. 17

18. 18
MOTEUR A COURANT CONTINU
• Collecteur tournant
• inversion du sens de
rotation par inversion
de la tension
d’alimentation de
l’induit
• Système réversible

19. 19
MOTEUR PAS A PAS
aimants permanents
• Couple élevé
• demi pas possible
par double
alimentation
• Nombre de pas
réduits

20. 20
MOTEUR PAS A PAS
réluctance variable
• déphasage des pôles
statorique/rotorique
• Grand nombre de pas
• Faible couple
• Les moteurs hybrides
allient les avantages
des deux précédents.
(pôles d’aimants permanents
sur la périphérie du rotor)

21. 21
COMMANDE D’UN MOTEUR PAS A PAS
Principe:
• Le nombre d’impulsion permet de fixer le nombre de tours à effectuer
• La fréquence du train d’impulsion permet de fixer la vitesse de
rotation
+ Commande en position possible en boucle ouverte
- Perte de pas en cas de surcharge

22. 22
Courbes limites de perte de pas

23. 23
COMPORTEMENT ELECTRIQUE D’UN
ACTIONNEUR
• ACTIONNEUR
RESISTIF
Ex: résistances de
chauffage, voyants
lumineux…
• ACTIONNEUR
INDUCTIF
Ex: moteurs, électroaimants,
bobinages de commande…
CONCLUSION:
L’ouverture d’un contact alimentant un circuit inductif
sous charge provoque l’amorçage d’un arc électrique.

24. 24
CONTACTS DE PUISSANCE DU
CONTACTEUR
• Seuls les contacts de puissance
appartiennent au circuit de puissance (la
bobine appartient au circuit de commande)
• mécanismes d’extinction de l’arc
électrique (fractionnement, pôles, diélectrique,
allongement de l’arc…)
• Pouvoir de coupure: Imax pouvant être
coupée sans création d’arc électrique.
Symbole normalisé d’un
contacteur
Un contacteur possède un
fort pouvoir de coupure

25. 25
SECTIONNEUR
PORTE FUSIBLE
• Sectionnement de
sécurité de l’alimentation
électrique
• faible pouvoir de coupure
• actionnement manuel

26. 26
FUSIBLES
• Protection de l’actionneur en cas de court-circuit
(PC↑=Icc)
• protection insuffisante en cas de surcharge modérée

27. 27
COURBE DE FUSION
- surcharge modérée
non coupée
- Icc coupé très
rapidement
- Calibre:
courant max
acceptable en
continue

28. 28
RELAIS THERMIQUE
principe de fonctionnement
• La déformation du bilame est induite
par effet joule

29. 29
RELAIS THERMIQUE
• Calibre réglable
IRmin<IRéglage<IRmax
• mémoire mécanique du
déclenchement
• réarmement nécessaire

30. 30
Accrochage mécanique
Le déclenchement du relais de protection est maintenu pour éviter une
remise en route de l’actionneur après refroidissement… du bilame! (l’inertie
thermique du moteur est beaucoup plus importante!)

31. 31
Réarmement manuel
• Le réarmement est réalisé
manuellement après la
résolution du problème
ayant entraîné le
déclenchement (préférable!)
Bouton poussoir de
réarmement (R)
• ATTENTION: le relais thermique ne
coupe pas directement le circuit de
puissance, cette action est réalisée
par le circuit de commande dans
lequel est inclus le contact auxiliaire
du relais thermique.

32. 32
Courbe de déclenchement
• Ir=Inominal moteur
• court circuit non coupé!
• surcharge modérée
coupée

33. 33
Association
fusible/relais thermique
• court-circuit: coupure
par fusible
• surcharge modérée:
coupure par relais
thermique
•  démarrage moteur…

34. 34
DISJONCTEUR
MAGNETOTHERMIQUE
• Plages de
protection
réglable
• déclenchement
thermique et
magnétique
• protection
équivalente à
FU+RTH

35. 35
DISJONCTEUR
MAGNETOTHERMIQUE

36. 36
• If: courant de
fuite à
détecter
DISJONCTEUR DIFFERENTIEL

37. 37
DISJONCTEUR DIFFERENTIEL
• protection des
personnes
• le courant de
fuite produit un
déséquilibre de
flux dans les
bobines

38. 38
COMPOSANTS
DU CIRCUIT DE
COMMANDE

39. 39
ALIMENTATION
BASSE TENSION
• La tension du secondaire
dépend de N1/N2 et de U1!

40. 40
Quelle tension pour
le circuit de commande?
- Pour un contact avec main sèche et semelle isolante : Rc=50 000 
- Pour un contact avec main humide et pieds nus mouillés : Rc=1 000 
Uc= Rc x Ic
24V

41. 41
Dialogue
opérateur
Bouton poussoir Arrêt d’urgence Sélecteur bistable
Bouton poussoir lumineux

42. 42
DETECTION mécanique

43. 43
CONTACTS
auxiliaires
• Montage possible sur tous
contacts de puissance
• 8 contacts max (NO ou NF)
Contacteur avec 1 contact
auxiliaire NF
Contacteur avec 1 contact
auxiliaire NO
Contacteur sans contacts
auxiliaires

44. 44
BOBINES DE COMMANDE
Symbole normalisé d’un
contacteur
Symbole normalisé d’un relais
Interface vers PO Contacts utilisés en
interne de la PC

45. 45
DIALOGUE OPERATEUR:
VOYANTS
Symbole du voyant

46. 46
Certains symboles appartenant au même
composant sont repartis:
- soit dans le circuit de puissance
- soit dans le circuit de commande.
Représentation simplifiée du circuit électrique
CIRCUIT DE
PUISSANCE
CIRCUIT DE
COMMANDE
CIRCUIT DE
COMMANDE
CIRCUIT DE
PUISSANCE
Et le contact
auxiliaire?

47. 47
AUTOMATE PROGRAMMABLE
INDUSTRIEL: API
LANGAGES DE PROGRAMMATION
INTERFACE E/S TOR

48. 48
APPLICATION: EXPLIQUER LE ROLE
DE CHAQUE COMPOSANT