ORGANISATION, ÉQUIPEMENTS ET SCHÉMAS D’UN SYSTÈME

# ORGANISATION, ÉQUIPEMENTS ET SCHÉMAS D’UN SYSTÈME ## Généralité sur la Commande ### Introduction Dans le monde de l'industrie moderne et de la vie quotidienne, nous sommes entourés de machines et de systèmes automatisés. Qu'il s'agisse d'un ascenseur, d'un robot industriel ou même d'un simple grille-pain, chacun de ces dispositifs fonctionne grâce à un système de commande. Comprendre la "commande" revient à comprendre comment ces systèmes reçoivent des informations, prennent des décisions et agissent pour accomplir une tâche spécifique. Ce cours explorera les principes fondamentaux de la commande des machines, en abordant leur organisation, leurs équipements et les schémas qui les représentent. ### Concepts Clés #### Qu'est-ce qu'un Système de Commande ? Un système de commande est un ensemble d'éléments organisés pour accomplir une fonction précise. Il a pour but de diriger, réguler ou contrôler le comportement d'un processus ou d'une machine. Il transforme des informations d'entrée en actions de sortie. #### Les Deux Parties Fondamentales d'un Système Tout système automatisé peut être divisé en deux parties principales qui interagissent en permanence : ##### La Partie Opérative (PO) C'est la partie du système qui effectue le travail physique. Elle comprend les éléments qui transforment l'énergie (électrique, pneumatique, hydraulique) en actions mécaniques ou autres. Elle est en contact direct avec la matière d'œuvre (produit à transformer). * **Exemples :** Moteurs, vérins, convoyeurs, bras de robot, fours, presses. ##### La Partie Commande (PC) C'est le "cerveau" du système. Elle prend les décisions en fonction des informations qu'elle reçoit (consignes de l'opérateur, données des capteurs) et envoie des ordres à la partie opérative. La PC ne manipule pas directement l'énergie de puissance, mais des signaux de faible puissance. * **Exemples :** Automates programmables industriels (API), microcontrôleurs, cartes électroniques, ordinateurs. #### Les Organes d'un Système de Commande Pour que la PC puisse interagir avec la PO, plusieurs types d'organes sont nécessaires : ##### Capteurs Les capteurs sont des dispositifs qui mesurent des grandeurs physiques (température, pression, position, vitesse, présence, etc.) et les transforment en signaux électriques interprétables par la PC. * **Rôle :** Informer la PC sur l'état de la PO et de l'environnement. * **Exemples :** Capteur de fin de course, capteur de température, capteur de niveau, capteur de pression. ##### Pré-actionneurs Ils reçoivent les ordres de faible puissance de la PC et les transforment en signaux de puissance capables d'activer les actionneurs. * **Rôle :** Interface de puissance entre la PC et les actionneurs. * **Exemples :** Contacteurs électriques (pour moteurs), distributeurs pneumatiques ou hydrauliques (pour vérins), variateurs de vitesse. ##### Actionneurs Ce sont les éléments qui convertissent l'énergie (électrique, pneumatique, hydraulique) en une action physique (mouvement, chauffage, éclairage). Ils agissent directement sur la matière d'œuvre via la PO. * **Rôle :** Effectuer l'action commandée par la PC. * **Exemples :** Moteurs électriques, vérins (pneumatiques, hydrauliques), lampes, résistances chauffantes. ##### Pupitre de Commande / Interface Homme-Machine (IHM) C'est le point d'interaction entre l'opérateur humain et le système. Il permet à l'opérateur de donner des ordres (démarrage, arrêt), de visualiser l'état du système et de modifier des paramètres. * **Exemples :** Boutons poussoirs, voyants lumineux, écrans tactiles, claviers. #### Types de Commande ##### Commande en Boucle Ouverte (Asservissement Séquentiel) Dans ce type de commande, les actions sont exécutées selon une séquence prédéfinie sans tenir compte du résultat réel de l'action. Il n'y a pas de retour d'information des capteurs vers la PC pour ajuster le comportement. * **Caractéristiques :** Simple, peu coûteuse, moins précise, pas de correction d'erreurs. * **Exemple :** Un grille-pain dont la durée de chauffe est fixe, un feu de signalisation à cycle horaire préétabli. ##### Commande en Boucle Fermée (Régulation / Asservissement) Ce type de commande utilise un retour d'information (feedback) des capteurs pour comparer la grandeur mesurée à une consigne désirée. Si un écart est détecté, la PC ajuste les actions de la PO pour ramener l'écart à zéro. * **Caractéristiques :** Plus complexe, plus coûteuse, très précise, correction des perturbations. * **Exemple :** Un thermostat qui maintient une température constante dans une pièce, le régulateur de vitesse d'une voiture, un système de contrôle de niveau dans un réservoir. Le principe de base de la régulation est la comparaison : \( E = C - M \), où \( E \) est l'écart, \( C \) est la consigne et \( M \) est la grandeur mesurée. La PC agit pour minimiser \( E \). #### Représentation d'un Système Les systèmes de commande sont souvent représentés par des schémas blocs pour visualiser les flux d'informations et d'énergie. ##### Schéma fonctionnel général (boucle ouverte) ```mermaid graph LR A[Consigne] --> B(Partie Commande) B --> C(Pré-actionneur) C --> D(Actionneur) D --> E(Partie Opérative) E --> F(Résultat) ``` ##### Schéma fonctionnel de régulation (boucle fermée) ```mermaid graph LR A[Consigne] --> B{Comparateur} B --> C(Partie Commande) C --> D(Pré-actionneur) D --> E(Actionneur) E --> F(Partie Opérative) F --> G(Grandeur mesurée) G --> H(Capteur) H --> B ``` ### Vocabulaire * **Système :** Ensemble d'éléments fonctionnant ensemble pour une tâche. * **Commande :** Action de diriger ou de contrôler le comportement d'un système. * **Partie Opérative (PO) :** Partie du système qui réalise la tâche physique. * **Partie Commande (PC) :** Partie du système qui prend les décisions. * **Actionneur :** Convertit l'énergie en action physique (ex: mouvement). * **Capteur :** Mesure une grandeur physique et la convertit en signal électrique. * **Pré-actionneur :** Interface de puissance entre la PC et l'actionneur. * **Boucle ouverte :** Commande sans retour d'information, actions séquentielles. * **Boucle fermée (Régulation) :** Commande avec retour d'information (capteur) pour ajustement. * **Consigne :** Valeur désirée pour une grandeur physique. * **Grandeur mesurée :** Valeur réelle d'une grandeur physique, lue par le capteur. * **Écart :** Différence entre la consigne et la grandeur mesurée. ### Exemples #### Exemple 1 : Le Lave-Linge Un lave-linge moderne est un excellent exemple de système de commande. * **PO :** Tambour, moteur du tambour, pompe à eau, électrovannes (pour l'arrivée d'eau), résistances chauffantes. * **PC :** La carte électronique programmable qui gère les cycles de lavage, rinçage et essorage. * **Capteurs :** Capteur de niveau d'eau, capteur de température de l'eau, capteur de vitesse du tambour (pour l'essorage), capteur de présence de mousse. * **Pré-actionneurs :** Relais pour le moteur, triacs pour les résistances, drivers pour les électrovannes. * **Actionneurs :** Moteur électrique, pompe, électrovannes, résistances. * **Pupitre :** Boutons de sélection de programme, écran d'affichage. Ce système utilise une combinaison de commande en boucle ouverte (séquence de lavage) et en boucle fermée (régulation de température de l'eau, régulation de la vitesse d'essorage). #### Exemple 2 : Le Régulateur de Vitesse d'une Voiture C'est un exemple classique de boucle fermée. * **Consigne :** La vitesse désirée par le conducteur. * **Capteur :** Capteur de vitesse de la voiture. * **PC :** Un microcontrôleur qui calcule l'écart entre la consigne et la vitesse réelle. * **Actionneur :** Système d'injection de carburant / papillon des gaz. * **PO :** Le moteur de la voiture. Si la vitesse mesurée est inférieure à la consigne, la PC ordonne d'augmenter l'injection de carburant. Si elle est supérieure, elle réduit l'injection. Le but est de maintenir l'écart \( E \) le plus proche possible de zéro. ### Exercices 1. Identifiez la Partie Opérative et la Partie Commande dans les systèmes suivants : * a) Un distributeur automatique de boissons chaudes. * b) Un ascenseur. * c) Un système d'arrosage automatique de jardin avec un capteur d'humidité du sol. 2. Pour chacun des systèmes de l'exercice 1, identifiez au moins un capteur, un pré-actionneur et un actionneur. 3. Expliquez la différence fondamentale entre une commande en boucle ouverte et une commande en boucle fermée. Donnez un exemple concret pour chaque type de commande, autre que ceux vus en cours. 4. Un système de chauffage d'une maison est-il généralement en boucle ouverte ou en boucle fermée ? Justifiez votre réponse en citant les éléments clés. ### Devoir à la Maison 1. **Analyse de Système :** Choisissez un appareil électroménager ou un petit système automatisé de votre choix (ex: un four à micro-ondes, un portail automatique, un robot aspirateur). Décrivez-le en identifiant : * Sa fonction principale. * Ses principales fonctions de la Partie Opérative. * Les éléments de sa Partie Commande. * Au moins trois capteurs et trois actionneurs qu'il pourrait utiliser. * Précisez si la commande est majoritairement en boucle ouverte ou en boucle fermée et pourquoi. 2. **Recherche :** Recherchez et décrivez le fonctionnement d'un automate programmable industriel (API). Quels sont ses rôles dans l'industrie ? Quels sont ses avantages par rapport à des systèmes de commande plus anciens (ex: logiques câblées) ? ### Résumé La commande des machines est un domaine essentiel de l'automatisation. Nous avons vu que tout système automatisé se compose d'une **Partie Opérative (PO)** qui effectue le travail et d'une **Partie Commande (PC)** qui prend les décisions. Pour cela, la PC utilise des **capteurs** pour s'informer, des **pré-actionneurs** pour amplifier ses ordres et des **actionneurs** pour agir sur la PO. Il existe deux grands types de commande : la **boucle ouverte**, simple et sans retour d'information, et la **boucle fermée (régulation)**, plus complexe et précise grâce à l'utilisation des capteurs pour ajuster en permanence les actions. Comprendre ces concepts est fondamental pour analyser et concevoir des systèmes automatisés efficaces et fiables. ## Repérage Appareillage ### Introduction Dans le domaine des commandes de machines, il est essentiel de pouvoir identifier rapidement et sans ambiguïté chaque composant d'un système. Le repérage de l'appareillage est la méthode standardisée qui permet de nommer et de localiser précisément tous les éléments sur les schémas techniques (électriques, pneumatiques, hydrauliques) et dans l'installation physique. Cette leçon vous expliquera l'importance de ce repérage et les règles à suivre pour le comprendre et l'appliquer, notamment selon les normes internationales. ### Concepts Clés #### 1. Pourquoi repérer l'appareillage ? Le repérage de l'appareillage est crucial pour plusieurs raisons : * **Sécurité :** Facilite l'identification des composants dangereux ou des points de coupure d'urgence. * **Maintenance :** Permet aux techniciens de localiser rapidement une pièce défectueuse ou à remplacer. * **Dépannage :** Aide à suivre le cheminement des signaux et de la puissance lors de la recherche de pannes. * **Compréhension des schémas :** Rend les schémas techniques universellement compréhensibles par tous les professionnels. * **Installation et Modification :** Garantit que les installations sont réalisées conformément aux plans et que les modifications sont documentées correctement. #### 2. Les normes de repérage Pour assurer une uniformité et une clarté à l'échelle internationale, le repérage de l'appareillage est régi par des normes. La norme la plus utilisée est la **NF EN 81346** (ancienne CEI 750 ou NF C 03-400). ##### a. Structure des désignations Les appareils sont désignés par des codes alphanumériques qui identifient leur type, leur fonction et parfois leur localisation. Ces codes sont généralement composés : * D'une **lettre principale** indiquant la nature ou la fonction de l'appareil (ex : K pour contacteur). * D'un **numéro** pour distinguer les appareils de même nature (ex : K1, K2). ##### b. Lettres de repérage courantes selon la norme NF EN 81346 Voici une liste non exhaustive des lettres de repérage les plus fréquemment rencontrées en électrotechnique et automatisme : * `A` : Ensembles, sous-ensembles fonctionnels (ex: automate programmable) * `B` : Capteurs, transducteurs (ex: capteur de température, fin de course) * `C` : Condensateurs * `D` : Dispositifs binaires, mémoires (ex: portes logiques) * `E` : Dispositifs divers (chauffage, éclairage, frein) * `F` : Dispositifs de protection (fusibles, disjoncteurs thermiques) * `G` : Générateurs, alimentations (ex: redresseurs, batteries) * `H` : Appareils de signalisation (voyants, avertisseurs sonores) * `K` : Relais, contacteurs * `L` : Inductances * `M` : Moteurs * `P` : Appareils de mesure, instruments (ex: voltmètres, ampèremètres) * `Q` : Dispositifs de coupure de puissance (disjoncteurs magnétothermiques, sectionneurs) * `R` : Résistances, rhéostats * `S` : Interrupteurs, boutons-poussoirs, sélecteurs * `T` : Transformateurs * `U` : Modulateurs, convertisseurs de fréquence (ex: variateurs de vitesse) * `V` : Tubes, semi-conducteurs (diodes, transistors) * `W` : Voies de transmission, lignes, câbles * `X` : Bornes, fiches, prises, connecteurs * `Y` : Dispositifs mécaniques, électromagnétiques (électrovannes, freins électromagnétiques) * `Z` : Égaliseurs, filtres ##### c. Numérotation des bornes et conducteurs * **Bornes des contacts :** Les contacts auxiliaires des relais et contacteurs suivent une numérotation spécifique : * `13-14` : Contact normalement ouvert (NO) * `21-22` : Contact normalement fermé (NC) * Les contacts de puissance sont généralement numérotés `1-2`, `3-4`, `5-6`. * Les bornes de bobine sont souvent `A1-A2`. * **Conducteurs (fils) :** Chaque conducteur est repéré par un numéro unique pour faciliter le câblage et le dépannage. #### 3. Les informations sur les appareils En plus du repérage sur les schémas, les appareils physiques possèdent des informations importantes : * **Plaque signalétique :** Étiquette fixée sur l'appareil indiquant le fabricant, le modèle, les caractéristiques électriques (tension \(U\), courant \(I\), puissance \(P\)), la fréquence \(f\), l'indice de protection (IP), etc. * **Documentation technique :** Manuels d'utilisation, fiches techniques fournies par le fabricant, qui détaillent les caractéristiques, les schémas internes et les instructions d'installation. ### Vocabulaire * **Repérage :** Action d'identifier et de localiser des composants sur un schéma ou dans une installation. * **Appareillage :** Ensemble des appareils et composants électriques, pneumatiques ou hydrauliques d'un système. * **Schéma électrique :** Représentation graphique des connexions et des composants d'un circuit électrique. * **Contacteur (K) :** Appareil permettant d'établir ou d'interrompre un circuit de puissance par une commande électrique à distance. * **Relais (K) :** Appareil qui ouvre ou ferme des contacts à la suite d'un ordre électrique, souvent utilisé pour des circuits de commande. * **Disjoncteur (Q) :** Appareil de protection contre les surcharges et les courts-circuits, capable d'interrompre automatiquement le courant. * **Sectionneur (Q) :** Appareil permettant de séparer physiquement un circuit de sa source d'alimentation pour garantir la sécurité lors d'interventions. * **Bouton-poussoir (S) :** Interrupteur momentané qui revient à sa position initiale après avoir été relâché. * **Capteur (B) :** Dispositif qui détecte un phénomène physique (température, pression, position) et le convertit en signal électrique. * **Actionneur (Y ou M) :** Dispositif qui convertit un signal (souvent électrique) en mouvement ou en action physique (ex: vérin, moteur). * **Plaque signalétique :** Étiquette d'identification apposée sur un appareil, fournissant des informations techniques cruciales. * **Bornier (X) :** Ensemble de bornes permettant de connecter des conducteurs électriques de manière organisée. ### Exemples #### Exemple 1 : Repérage d'un circuit de démarrage direct de moteur asynchrone Dans un schéma de démarrage direct, on pourrait trouver les repérages suivants : * `Q1` : Disjoncteur magnétothermique de protection du moteur. * `KM1` : Contacteur principal du moteur. * `F1` : Relais thermique de protection contre les surcharges (intégré au disjoncteur ou séparé). * `M1` : Moteur asynchrone. * `S1` : Bouton-poussoir d'arrêt (NC). * `S2` : Bouton-poussoir de marche (NO). * `H1` : Voyant de signalisation de marche (vert). * `H2` : Voyant de signalisation de défaut (rouge). #### Exemple 2 : Lecture des bornes d'un contacteur `KM1` * Les bornes `1/L1`, `3/L2`, `5/L3` sont les entrées de puissance. * Les bornes `2/T1`, `4/T2`, `6/T3` sont les sorties de puissance vers le moteur. * Les bornes `A1` et `A2` sont les bornes d'alimentation de la bobine de commande. * Un contact auxiliaire de maintien est souvent repéré `13-14` (NO) et sert à maintenir le contacteur enclenché après le relâchement du bouton de marche. ### Exercices 1. Quel est l'intérêt principal du repérage normalisé des appareillages dans un système industriel ? 2. Quelle norme internationale est couramment utilisée pour le repérage en électrotechnique ? 3. Donnez la signification des lettres de repérage suivantes : * `K` * `F` * `S` * `M` * `Q` 4. Un appareil est repéré `H1` sur un schéma. De quel type d'appareil s'agit-il probablement ? Citez un exemple. 5. Décrivez le rôle d'un contact auxiliaire repéré `21-22` sur un contacteur. Est-il normalement ouvert ou normalement fermé ? ### Devoirs 1. Prenez un schéma électrique (vous pouvez en trouver un simple sur internet, par exemple un circuit de commande de vérin ou de démarrage moteur). Identifiez et listez tous les appareils repérés, en précisant leur fonction et la signification de leur lettre de repérage selon la norme NF EN 81346. 2. Recherchez la signification de la lettre `Y` dans la norme NF EN 81346 et donnez deux exemples concrets d'appareils qui pourraient être désignés par cette lettre dans un système automatisé. 3. Expliquez la différence fondamentale entre un disjoncteur `Q` et un fusible `F` en termes de principe de fonctionnement et de réarmement. 4. Sur la plaque signalétique d'un moteur, vous lisez `230/400V - 50Hz - 3kW`. Expliquez ce que signifient ces indications pour un électricien. ### Résumé Le repérage de l'appareillage est une compétence fondamentale pour tout technicien en maintenance ou en installation de systèmes industriels. Il permet, grâce à des normes comme la NF EN 81346, d'identifier de manière unique chaque composant (contacteur `K`, disjoncteur `Q`, capteur `B`, etc.) sur les schémas et dans l'installation. Cette standardisation garantit une meilleure sécurité, facilite le dépannage, la maintenance et la compréhension globale des systèmes, rendant le travail plus efficace et fiable. Maîtriser le repérage est donc essentiel pour interpréter correctement les schémas et intervenir sur les machines. ## Schéma de câblage des Machines ### Introduction Bienvenue à cette leçon sur les schémas de câblage des machines ! Dans le monde de l'électricité et de l'automatisation, comprendre comment les machines sont connectées est essentiel. Un schéma de câblage est comme une carte routière détaillée qui nous montre comment les différents composants électriques sont interconnectés. Il est indispensable pour l'installation, la maintenance et le dépannage de toute machine. Cette leçon vous guidera à travers les principes fondamentaux de la lecture et de l'interprétation de ces schémas. ### Concepts Clés #### Qu'est-ce qu'un Schéma de Câblage ? Un schéma de câblage est une représentation graphique des connexions électriques et de l'implantation des composants d'un système. Il utilise des symboles standardisés pour représenter chaque élément (moteur, interrupteur, relais, etc.) et des lignes pour montrer les conducteurs et leurs connexions. Son objectif principal est de faciliter : * L'installation correcte des équipements. * Le diagnostic rapide des pannes. * La maintenance et les modifications futures. #### Types de Schémas Électriques Il existe plusieurs types de schémas, chacun ayant un but spécifique : * **Schéma fonctionnel :** Décrit la logique de fonctionnement du système, sans détailler les connexions physiques. Il montre "ce que fait" le système. * **Schéma de câblage (ou d'implantation) :** Montre l'emplacement physique des composants et leurs connexions fil à fil. C'est le plan détaillé pour le montage. * **Schéma développé (ou multifilaire) :** Sépare les circuits de puissance et de commande et représente chaque composant et chaque conducteur individuellement. Très utilisé en automatismes. * **Schéma unifilaire :** Représentation simplifiée où plusieurs conducteurs sont symbolisés par une seule ligne, souvent avec un chiffre indiquant le nombre de conducteurs. #### Symboles et Conventions Les schémas de câblage utilisent des symboles graphiques normalisés pour représenter les composants. Ces normes garantissent une compréhension universelle. Les normes les plus courantes sont l'IEC (Commission Électrotechnique Internationale) ou la NF EN 60617 en France. Quelques exemples de symboles courants : * Moteur asynchrone triphasé : \( M \) avec 3 phases et terre. * Contacteur : Symbole de bobine (carré ou cercle avec indication) et contacts (normalement ouverts NO, normalement fermés NF). * Bouton-poussoir NO : Un contact qui se ferme quand on appuie. * Bouton-poussoir NF : Un contact qui s'ouvre quand on appuie. * Disjoncteur : Symbole d'interrupteur avec protection contre les surintensités. * Relais thermique : Protection contre les surcharges du moteur. * Voyant lumineux : Cercle avec une lettre indiquant la couleur (ex: V pour vert, R pour rouge). Les conducteurs sont souvent représentés avec des conventions de couleurs : * Phases : Marron, Noir, Gris (par exemple) * Neutre : Bleu clair * Terre : Vert/Jaune #### Lecture d'un Schéma de Câblage Pour lire un schéma, il est crucial de distinguer deux circuits principaux : * **Le circuit de puissance :** C'est le circuit qui alimente directement les actionneurs (moteurs, résistances) et gère les fortes intensités. Il est souvent représenté sur la gauche ou en haut du schéma développé. * **Le circuit de commande :** C'est le circuit qui contrôle le fonctionnement du système, souvent avec de faibles intensités. Il contient les boutons, capteurs, relais, et bobines de contacteurs. Il est souvent représenté sur la droite ou en dessous du circuit de puissance. Les bornes des composants sont numérotées selon des standards (ex: 1-2, 3-4 pour les contacts ; A1-A2 pour les bobines). Le courant se lit généralement de gauche à droite et de haut en bas. #### Composants Fréquemment Rencontrés * **Dispositifs de protection :** * **Fusibles :** Protègent contre les courts-circuits. * **Disjoncteurs :** Protègent contre les surcharges et les courts-circuits. * **Relais thermiques :** Protègent les moteurs contre les surcharges prolongées. Leur principe de fonctionnement est souvent basé sur la dilatation de bilames sous l'effet de l'échauffement dû au courant, ce qui ouvre un contact de sécurité dans le circuit de commande. Le seuil de déclenchement peut être réglé et est lié au courant nominal du moteur \( I_n \) par une certaine plage de réglage, par exemple \( 0.9 \cdot I_n \) à \( 1.1 \cdot I_n \). * **Dispositifs de commande :** * **Boutons-poussoirs :** Marche, Arrêt, Urgence. * **Commutateurs/Sélecteurs :** Choix de modes de fonctionnement. * **Capteurs de position (fins de course) :** Détectent la présence ou la position d'une pièce. * **Actionneurs :** * **Moteurs électriques :** Convertissent l'énergie électrique en énergie mécanique. Par exemple, la puissance mécanique d'un moteur asynchrone triphasé est donnée par \( P_{méc} = rac{P_{élect} imes ext{rendement}}{ ext{facteur de puissance}} \) en régime permanent. * **Contacteurs :** Permettent de commander de fortes puissances (moteurs) à partir d'un circuit de commande de faible puissance. * **Électrovannes :** Contrôlent le flux de fluides. * **Indicateurs :** * **Voyants lumineux :** Signalent l'état du système (marche, arrêt, défaut). * **Avertisseurs sonores :** Alarmes. ### Vocabulaire Important * **Schéma de câblage :** Représentation graphique des connexions électriques. * **Schéma développé :** Schéma qui sépare le circuit de puissance du circuit de commande. * **Contacteur :** Appareil qui permet d'établir ou d'interrompre le passage du courant dans un circuit de puissance. * **Relais thermique :** Dispositif de protection des moteurs contre les surcharges. * **Disjoncteur :** Appareil de protection contre les surintensités et les courts-circuits. * **Bouton-poussoir :** Organe de commande à impulsion, avec un contact NO ou NF. * **Voyant :** Lampe signalant un état. * **Moteur asynchrone :** Moteur électrique tournant à une vitesse légèrement inférieure à la vitesse de synchronisme. * **Circuit de puissance :** Partie du schéma où circule le courant alimentant les actionneurs. * **Circuit de commande :** Partie du schéma où circule le courant gérant la logique de fonctionnement. * **Symbole normalisé :** Représentation graphique standard d'un composant. * **Bornier :** Ensemble de bornes permettant la connexion des conducteurs. * **Câblage :** L'action de réaliser les connexions électriques. ### Exemples #### Démarrage direct d'un moteur asynchrone triphasé Considérons un schéma simple de démarrage/arrêt d'un moteur. Il se compose d'un circuit de puissance et d'un circuit de commande. **Circuit de puissance :** 1. **Arrivée triphasée (L1, L2, L3) :** Alimente le système. 2. **Disjoncteur magnéto-thermique (Q1) :** Protection générale du circuit. 3. **Contacteur (KM1) :** Ses contacts de puissance (1-2, 3-4, 5-6) alimentent le moteur quand sa bobine est excitée. 4. **Relais thermique (F1) :** Ses contacts de puissance (1-2, 3-4, 5-6) sont en série avec le moteur pour le protéger contre les surcharges. 5. **Moteur (M) :** L'actionneur. **Circuit de commande :** 1. **Alimentation (Phase et Neutre) :** Souvent prise sur une des phases ou via un transformateur. 2. **Contact NF du relais thermique (F1 : 95-96) :** En série, s'ouvre en cas de surcharge, coupant la commande. 3. **Bouton-poussoir Arrêt (S0 : NF) :** Coupe le circuit quand on appuie. 4. **Bouton-poussoir Marche (S1 : NO) :** Ferme le circuit quand on appuie. 5. **Bobine du contacteur (KM1 : A1-A2) :** Une fois alimentée, elle ferme les contacts de puissance du contacteur. 6. **Contact d'auto-maintien (KM1 : NO) :** Un contact NO du contacteur KM1 (ex: 13-14) est monté en parallèle avec S1. Une fois que KM1 est excité, ce contact se ferme et maintient l'alimentation de la bobine, même si S1 est relâché. 7. **Voyant Marche (H1 : Vert) :** Indique que le moteur tourne, branché en parallèle avec la bobine KM1. Lorsque S1 est pressé, la bobine KM1 est alimentée. Cela ferme les contacts de puissance de KM1 (démarrage du moteur) et le contact d'auto-maintien, maintenant KM1 sous tension. Pour arrêter le moteur, on appuie sur S0, ce qui coupe l'alimentation de KM1, ouvrant ses contacts de puissance et arrêtant le moteur. ### Exercices 1. Identifiez les symboles suivants et décrivez leur fonction : * Un cercle avec la lettre M à l'intérieur. * Un carré ou un rectangle avec A1-A2. * Un contact ouvert avec une flèche diagonale vers le haut. * Trois contacts ouverts en série, suivis de trois contacts de bobine et une bobine. 2. Dans le schéma de démarrage direct présenté, quel est le rôle du contact d'auto-maintien (KM1 : 13-14) ? Que se passerait-il si ce contact était absent ? 3. Expliquez la différence entre un circuit de puissance et un circuit de commande. 4. Pourquoi un relais thermique est-il essentiel pour la protection d'un moteur électrique ? Quel phénomène physique est à l'origine de son fonctionnement ? ### Devoir 1. Dessinez un schéma de câblage développé (circuit de puissance et de commande) pour un éclairage simple commandé par un interrupteur double allumage (deux lampes contrôlées indépendamment par deux interrupteurs sur le même module). 2. Recherchez et listez au moins cinq symboles normalisés supplémentaires que l'on pourrait trouver dans les schémas de machines industrielles (ex: capteur inductif, temporisateur, sectionneur...). Décrivez leur fonction et esquissez leur symbole. 3. Expliquez comment le principe de la tension aux bornes d'un contacteur peut être modélisé. Si la bobine du contacteur a une résistance \( R_L \) et une inductance \( L_L \), la tension \( U(t) \) à ses bornes est donnée par l'équation \[ U(t) = R_L rac{di(t)}{dt} + L_L rac{di(t)}{dt} \] où \( i(t) \) est le courant traversant la bobine. Discutez de l'importance de cette inductance lors de la coupure de l'alimentation de la bobine. ### Résumé En résumé, les schémas de câblage sont des outils indispensables pour tout technicien ou ingénieur travaillant avec des machines. Ils fournissent une représentation claire et standardisée des connexions électriques, facilitant ainsi l'installation, le dépannage et la maintenance. Nous avons appris à distinguer les différents types de schémas, à identifier les symboles courants, et à comprendre l'interaction entre les circuits de puissance et de commande. La maîtrise de ces compétences est fondamentale pour garantir la sécurité et l'efficacité des systèmes électriques.