D I G I S TA RT ... Guide de référence 1

D I G I S TA RT     ... Guide de référence 1
4491 fr - 2012.06 / c
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D I G I S TA RT
et
Guide de référence
Sommaire
Page
1
2
3
Introduction
5
1.1
Généralités
5
1.2
Avantages des démarreurs progressifs
5
1.3
Applications typiques
6
1.4
Différentes méthodes de démarrage de moteurs
7
1.5
Quel est le courant de démarrage minimal avec un démarreur progressif ?
10
1.6
Tous les démarreurs triphasés sont-ils identiques ?
11
Méthodes de démarrage progressif et d’arrêt progressif
12
2.1
Méthodes de démarrage
12
2.2
Méthodes d’arrêt
16
2.3
Mode de marche par impulsions
18
Conception d’un système avec démarreurs progressifs
19
3.1
Un contacteur principal est-il nécessaire ?
19
3.2
Que sont les contacteurs bypass ?
20
3.3
Qu’est-ce qu’une connexion triangle (6 fils) ?
21
3.4
Comment remplacer un démarreur étoile/triangle par un démarreur progressif ?
22
3.5
Comment utiliser la correction du facteur de puissance avec un démarreur
progressif ?
22
3.6
Comment assurer une protection de circuit de type 1 ?
23
3.7
Comment assurer une protection de circuit de type 2 ?
23
3.8
Comment sélectionner les câbles lors de l’installation d’un démarreur
progressif ?
24
3.9
Quelle est la longueur maximale des câbles entre un démarreur progressif et
le moteur ?
24
3.10
Comment fonctionnent les moteurs à deux vitesses et peut-on utiliser un
démarreur progressif pour les contrôler ?
24
3.11
Un démarreur progressif peut-il contrôler séparément plusieurs moteurs pour
un démarrage séquentiel ?
25
3.12
Un démarreur progressif peut-il contrôler plusieurs moteurs pour un démarrage
en parallèle ?
25
3.13
Les moteurs à bague peuvent-ils être démarrés avec un démarreur progressif ?
25
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3
Page
4
5
4
3.14
Les démarreurs progressifs peuvent-il inverser le sens de rotation du moteur ?
27
3.15
Comment s’installent des démarreurs progressifs dans une armoire de type
IP54 ?
27
3.16
Les démarreurs progressifs peuvent-ils contrôler un moteur déjà en rotation
(reprise à la volée) ?
27
3.17
Freinage
28
3.18
Qu’est ce que le freinage progressif et comment est-il utilisé ?
28
Choix des démarreurs progressifs
29
4.1
Sélection de l’application
29
4.2
Dimensionnement du moteur
30
4.3
Codes d’utilisation
30
4.4
Courants nominaux typiques des moteurs
33
4.5
Utilisation des démarreurs progressifs avec des moteurs de forte puissance
34
Sélection des démarreurs progressifs Digistart D2 et D3
35
5.1
Processus en trois étapes
35
5.2
Sélection du démarreur
35
5.3
Sélection de l’application
37
5.4
Dimensionnement du démarreur progressif
37
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1. Introduction
1.1 Généralités
Des études ont montré qu’une majorité des moteurs utilisés dans les applications
industrielles, sont contrôlés par une simple commutation électromécanique. Cela se traduit
par une usure accrue des machines puisqu’une accélération rapide produit des transitoires
de couple dangereux et des pics de courant élevés. Les démarreurs progressifs résolvent
ce problème en contrôlant le niveau de courant pendant l’accélération et la décélération.
Dans des applications où la vitesse du moteur varie, des économies d’énergie importantes
peuvent être réalisées en utilisant des variateurs de vitesse. En revanche, dans des
applications à vitesse fixe, les démarreurs progressifs constituent encore la solution la plus
économique.
L’objectif de ce guide est de souligner les principaux avantages de l’utilisation des démarreurs
progressifs en comparaison avec les autres méthodes électromécaniques de démarrage, et
de décrire les avantages et les inconvénients de ces diverses méthodes. Ce guide décrit
également certaines des fonctionnalités avancées que l’on peut trouver sur les démarreurs
progressifs modernes, ainsi que les conditions à prendre en compte lors du choix et du
dimensionnement des démarreurs progressifs.
1.2 Avantages des démarreurs progressifs
Un démarrage progressif améliore les performances de démarrage des moteurs de
nombreuses manières, comme :
►► l’accélération progressive sans les transitoires de couple des démarreurs
électromécaniques à tension réduite,
►► la tension ou le courant est appliqué progressivement, sans les transitoires de tension
et de courant des démarreurs électromécaniques à tension réduite,
►► des courants de démarrage plus faibles et/ou des temps de démarrage plus courts, car le
contrôle par courant constant fournit un couple plus important à mesure que la vitesse moteur
augmente,
►► le réglage simple des performances de démarrage pour s’adapter à un moteur et à
une charge spécifiques,
►► le contrôle précis de la limitation du courant,
►► des performances cohérentes même avec des démarrages fréquents,
►► des performances fiables même si les caractéristiques de la charge varient entre les
démarrages (par ex. démarrages en charge ou à vide).
En plus des performances de démarrage supérieures, les démarreurs progressifs offrent
aussi des fonctionnalités non disponibles sur les autres démarreurs à tension réduite,
comme :
►► l’arrêt progressif (qui contribue à éliminer les coups de bélier),
►► le freinage,
►► la protection du moteur et du système,
►► la mesure et la surveillance,
►► l’historique du fonctionnement et les journaux d’événements,
►► l’intégration à un réseau de communication.
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1.3 Applications typiques
Les démarreurs progressifs peuvent offrir des avantages pour presque toutes les applications de
démarrage de moteur. Les avantages les plus courants sont décrits ci-dessous.
Tableau 1-1 Applications typiques de démarrage progressif
Pompes
►► Coups de bélier réduits dans les oléoducs pendant le démarrage et l’arrêt.
►► Courant de démarrage réduit.
►► Contrainte mécanique réduite sur l’arbre du moteur.
►► La protection contre l’inversion de phases évite les dommages dus au fonctionnement
de la pompe en sens inverse.
Convoyeurs à bande
►► Démarrage contrôlé sans à-coup mécanique, par ex. les bouteilles ne se renverseront
pas lors du démarrage, étirement réduit de la bande, déséquilibre réduit.
►► Arrêt contrôlé sans à-coup mécanique (arrêt progressif).
►► Performances de démarrage optimales même en cas de charges variables au
démarrage (par ex. démarrage de transporteurs de charbon chargés ou à vide).
►► Durée de vie prolongée des machines.
►► Pas d’entretien.
Centrifugeuses
►► L’application progressive du couple évite les contraintes mécaniques.
►► Temps de démarrage réduits par rapport à un démarrage étoile/triangle.
Remonte-pentes
►► L’accélération sans secousse améliore le confort des skieurs et évite le basculement
de la barre de sécurité, etc.
►► Le courant de démarrage réduit permet le démarrage de gros moteurs sous une
alimentation faible.
►► Accélération douce et progressive que le remonte-pente soit légèrement ou lourdement
chargé.
►► La protection contre l’inversion de phases empêche le fonctionnement en sens inverse.
Compresseurs
►► La réduction des chocs mécaniques prolonge la durée de vie du compresseur, des
accouplements et du moteur.
►► Le courant de démarrage limité permet de démarrer de gros compresseurs lorsque la
réserve de puissance maximale est limitée.
►► La protection contre l’inversion de phases empêche le fonctionnement en sens inverse.
Ventilateurs
►► Allongement de la durée de vie des accouplements grâce à la réduction des chocs
mécaniques.
►► Le courant de démarrage réduit permet de démarrer de gros ventilateurs lorsque la
réserve de puissance maximale est limitée.
►► La protection contre l’inversion de phases empêche le fonctionnement en sens inverse.
Mélangeurs
►► La rotation progressive lors du démarrage réduit les contraintes mécaniques.
►► Courant de démarrage réduit.
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1.4 Différentes méthodes de démarrage de moteurs
1.4.1 Configuration étoile/triangle
Pour une configuration étoile/triangle, le moteur doit posséder 6 bornes et être bobiné en
triangle. Le démarreur étoile/triangle emploie trois contacteurs pour démarrer initialement le
moteur dans une configuration étoile, puis après un certain laps de temps, pour reconnecter
le moteur en configuration triangle. Pendant la connexion étoile, la tension aux bornes de
chaque enroulement est divisée par un facteur égal à la racine carrée de 3. Il en résulte
que le courant et le couple sont égaux au tiers du courant et du couple correspondant à un
démarrage direct dans ce cas. Si le couple disponible en configuration étoile est insuffisant,
le moteur accélérera jusqu’à une vitesse réduite. Lorsque la temporisation se déclenche
(réglée normalement entre 5 et 10 secondes), le moteur est déconnecté de l’alimentation
et reconnecté en configuration triangle, ce qui se traduit par un courant et un couple de
démarrage à tension nominale.
Figure 1-1 Connexion étoile/triangle
1
4
2
3
5
1
Contacteur principal
2
Relais thermique
3
Moteur (triphasé)
4
Contacteur triangle
5
Contacteur étoile
Comparés aux démarreurs étoile/triangle, les démarreurs progressifs sont beaucoup plus
souples et offrent un démarrage sans risque de transitoires.
Les démarreurs étoile/triangle offrent des performances limitées car :
►► le couple de démarrage ne peut pas se régler pour tenir compte des caractéristiques
du moteur et de la charge,
►► il existe une transition entre la connexion étoile et triangle qui se traduit par des
transitoires de couple et de courant dangereux,
►► ils ne peuvent pas s’adapter aux conditions de charge variable (par ex. démarrages
en charge et à vide),
►► ils ne permettent pas d’arrêt progressif.
Les principaux avantages des démarreurs étoile/triangle :
►► ils peuvent être moins chers qu’un démarreur progressif,
►► lorsqu’ils sont utilisés pour démarrer une charge extrêmement légère, ils peuvent
limiter le courant de démarrage à une valeur plus faible que celle d’un démarreur
progressif. En revanche, des transitoires de courant et de couple importants peuvent
encore se produire.
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1.4.2 Autotransformateur
Les démarreurs à autotransformateur peuvent utiliser ce dernier pour réduire la tension
pendant la phase de démarrage. Le transformateur comporte diverses prises de tension
de sortie utilisables pour régler la tension de démarrage. Le courant moteur est réduit par
réduction de la tension de démarrage, et plus encore par l’action du transformateur, ce qui se
traduit par un courant de ligne inférieur au courant réel du moteur. La tension de démarrage
initiale se règle par la sélection de la prise, et le temps de démarrage est contrôlé par une
temporisation. Si la tension de démarrage est insuffisante, ou si le temps de démarrage
n’est pas réglé correctement, la transition vers la tension nominale se produira alors que le
moteur n’a pas encore atteint sa vitesse nominale, ce qui provoquera un courant élevé et
un à-coup de couple.
Figure 1-2 Connexion de l’autotransformateur
1
3
2
5
1
Contacteur de régime établi
2
Relais thermique
3
Contacteur de démarrage (A)
4
Contacteur de démarrage (B)
5
Autotransformateur
4
Comparés aux démarreurs à autotransformateur, les démarreurs progressifs sont beaucoup
plus souples et offrent un démarrage beaucoup plus doux.
Les démarreurs à autotransformateur offrent des performances limitées car :
►► ils n’offrent qu’une possibilité limitée de réglage du couple de démarrage pour
s’adapter aux caractéristiques du moteur et de la charge,
►► il existe toujours des transitoires de courant et de couple liés aux paliers entre les
tensions,
►► ils sont gros et coûteux,
►► ils sont particulièrement coûteux si une fréquence de démarrage élevée est requise,
►► ils ne peuvent pas s’adapter aux conditions de charge variable. par ex. démarrages
en charge ou à vide,
►► ils ne permettent pas d’arrêt progressif.
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1.4.3 Démarreurs à résistances primaires
Pour un démarrage à résistances primaires, des résistances sont connectées en série sur
chaque phase, entre le contacteur d’isolement et le moteur. La chute de tension aux bornes
des résistances engendre une tension réduite appliquée au moteur, réduisant ainsi le courant
et le couple de démarrage. Le temps de démarrage à tension réduite est contrôlé par une
temporisation préréglée. Si le temps est trop court, le moteur n’aura pas atteint sa vitesse
nominale avant que les résistances ne soient court-circuitées. La tension de démarrage est
déterminée par les résistances utilisées. Si les résistances sont trop élevées, le couple sera
insuffisant pour accélérer le moteur jusqu’à sa vitesse nominale.
Figure 1-3 Connexion des résistances primaires
2
1
4
1
Contacteur de ligne
2
Contacteur de régime établi
3
Relais thermique
4
Résistances de démarrage
3
Comparés aux démarreurs à résistances primaires, les démarreurs progressifs sont plus
souples et plus fiables.
Les démarreurs à résistances primaires offrent des performances limitées car :
►► le couple de démarrage ne peut pas se régler finement pour s’adapter aux
caractéristiques du moteur et de la charge,
►► des transitoires de courant et de couple se produisent à chaque palier de tension,
►► ils sont gros et coûteux,
►► les versions à résistances liquides exigent un entretien fréquent,
►► les performances de démarrage varient lorsque la résistance chauffe, et donc les
conditions de démarrages multiples ou de redémarrage ne sont pas bien contrôlées,
►► ils ne peuvent pas s’adapter aux conditions de charge variable (par ex. démarrages
en charge et à vide),
►► ils ne permettent pas d’arrêt progressif.
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1.4.4 Variateurs de vitesse
Un variateur de vitesse est un dispositif qui asservit la vitesse d’un moteur électrique en
contrôlant la fréquence et la tension de son alimentation électrique. Lorsque le variateur
démarre un moteur, il applique initialement une fréquence et une tension faibles au moteur,
évitant ainsi un courant d’appel trop important.
Comme les variateurs peuvent être utilisés pour contrôler la vitesse du moteur, des économies
d’énergie appréciables sont possibles lorsque le moteur peut fonctionner à vitesse réduite.
Si l’application ne peut pas fonctionner à vitesse réduite, dans ce cas un démarreur
progressif constituera une solution énergétique plus efficace comparée à un variateur, du
moins lorsqu’un contacteur est utilisé pour bypasser le démarreur dès que le moteur tourne
à sa vitesse nominale. Dans de telles applications, un démarreur progressif nécessitera
moins de dépenses qu’un variateur.
1.5 Quel est le courant de démarrage minimal avec un démarreur progressif ?
Les démarreurs progressifs peuvent limiter le courant de démarrage à n’importe quelle valeur
désirée. En revanche, la valeur minimale du courant pour un démarrage réussi dépend du
moteur et de la charge.
Pour démarrer avec succès, le moteur doit produire plus de couple d’accélération que la
charge ne l’exige, tout au long du démarrage.
Réduire le courant de démarrage réduit aussi le couple produit par le moteur. Le courant de
démarrage ne peut être abaissé que jusqu’au point où le couple demeure juste supérieur au
couple exigé par la charge.
Le courant de démarrage probable peut être estimé par l’expérience, mais des prévisions
plus précises exigent une analyse des courbes vitesse/couple du moteur et de la charge.
700%
Courant à tension nominale
600%
500%
400%
300%
200%
100%
200%
Limite du courant
Couple de démarrage
à tension nominale
Couple en sortie à
la limite du courant
Couple
d’accélération
100%
Courbe du
couple de charge
10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Vitesse (% de la vitesse nominale)
10
Couple (% du couple nominal moteur)
Courant (% du courant nominal moteur)
Figure 1-4 Démarrage réussi
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700%
Courant à tension nominale
Couple de démarrage
à tension nominale
600%
500%
200%
Limite du courant
400%
300%
200%
Couple
d’accélération
Couple en sortie à
la limite du courant
Calage
100%
100%
Courbe du
couple de charge
Couple (% du couple nominal moteur)
Courant (% du courant nominal moteur)
Figure 1-5 Echec du démarrage
10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Vitesse (% de la vitesse nominale)
1.6 Tous les démarreurs triphasés sont-ils identiques ?
Non. Il existe différents types de démarreurs progressifs qui contrôlent le moteur de
différentes manières et qui offrent différentes fonctionnalités.
Contrôle sur une phase
Ces appareils réduisent le transitoire de couple au démarrage
mais ne réduisent pas le courant de démarrage. Aussi connu
sous le nom de régulateurs de couple, ces appareils doivent
être utilisés en association avec un démarreur en ligne directe.
Contrôle sur deux phases
Ces appareils éliminent les transitoires de couple et réduisent
le courant de démarrage du moteur. La phase non contrôlée
présente un courant légèrement supérieur à celui des deux
phases contrôlées pendant le démarrage du moteur. Ils
s’adaptent bien à toutes les situations sauf aux charges à forte
inertie. C’est la configuration du Digistart D2.
Contrôle sur trois phases
Ces appareils contrôlent les trois phases et offrent un contrôle
optimal du démarrage progressif. Le contrôle sur trois phases
doit être utilisé pour les situations de démarrage difficiles. C’est
la configuration du Digistart D3.
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2. Méthodes de démarrage et d’arrêt progressifs
2.1 Méthodes de démarrage
Les démarreurs progressifs proposent diverses méthodes pour contrôler le démarrage
des moteurs. Chaque méthode de démarrage progressif utilise un paramètre de contrôle
principal différent.
Tableau 2-1 Méthodes de démarrage progressif
Méthode de démarrage
Paramètre contrôlé
Paramètres de performances impactés
Rampe de tension
Tension
Courant de démarrage, couple de démarrage, accélération
Courant constant
Courant
Couple de démarrage, accélération
Contrôle de couple
Couple
Courant de démarrage, accélération
Contrôle progressif
d'accélération
Accélération
Courant de démarrage, couple de démarrage
Les meilleurs résultats sont obtenus en sélectionnant la méthode de démarrage progressif
qui contrôle directement le paramètre le plus important pour l’application. D’ordinaire, les
démarreurs progressifs sont utilisés pour limiter le courant de démarrage des moteurs ou
pour contrôler l’accélération et/ou la décélération de leur charge.
2.1.1 Démarrage par rampe de tension
La rampe de tension (TVR) est la méthode la plus ancienne de démarrage progressif. La
rampe de tension diminue l’application de la tension, ce qui réduit le courant de démarrage.
Cela réduit le couple de démarrage et ralentit le niveau d’accélération du moteur.
Les principaux avantages de la régulation de tension sont :
►► courant et couple de démarrage réduits,
►► élimination des transitoires mécaniques et électriques.
Le démarrage progressif par rampe de tension n’est pas adapté aux charges à forte inertie
(comme les ventilateurs), qui exigent un niveau de tension élevé pour accélérer la charge.
Les démarrages par rampe de tension (TVR) sont largement utilisés dans les démarreurs
progressifs en boucle ouverte (régulation de tension). Les démarrages par rampe de tension
ne se trouvent pas couramment dans les démarreurs progressifs en boucle fermée, qui
surveillent et régulent le courant.
Figure 2-1 Démarrage par rampe de tension
Tension
(% de la tension nominale)
3
12
1
Tension de démarrage initiale
2
Tension nominale
3
Temps de démarrage initial
2
1
Temps
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2.1.2 Démarrage avec limitation de courant
Dans le cas d’un démarrage avec limitation de courant, le démarreur progressif délivre une
tension au moteur jusqu’à ce qu’il atteigne la valeur du courant spécifié, puis marque une
pause sur la rampe de tension. Lorsque le courant chute, la rampe de tension continue. Cela
maintient le courant de démarrage dans la limite requise, bien que la valeur réelle du courant
du moteur varie tout au long du démarrage.
Cela peut être utile pour des applications telles que les groupes turbo-alternateurs lorsque
l’alimentation est limitée.
2.1.3 Courant constant
Dans le cas d’un démarrage à courant constant, le courant augmente de zéro à un niveau
défini puis se stabilise jusqu’à ce que le moteur ait accéléré.
Le démarrage à courant constant est idéal pour les applications où le courant de démarrage
doit être maintenu en dessous d’un niveau particulier.
Figure 2-2 Démarrage progressif par courant constant
3
Courant
(% du courant nominal moteur)
700%
1
Courant initial
2
Limite de courant
3
Courant à pleine tension
600%
500%
2
400%
300%
1
200%
100%
10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Vitesse du rotor (% de la vitesse nominale)
2.1.4 Rampe de courant
Le démarrage progressif par rampe de courant augmente le courant depuis un niveau de
démarrage spécifié (1) jusqu’à une limite maximale (3), sur une certaine durée (2).
Le démarrage par rampe de courant peut être utile pour des applications où :
►► la charge peut varier entre les démarrages (par exemple un convoyeur pouvant
démarrer en charge ou à vide). Régler le courant initial à un niveau qui démarrera le
moteur avec une charge légère, et la limite de courant à un niveau qui démarrera le
moteur avec une charge lourde,
►► la charge peut être entraînée facilement, mais le temps de démarrage doit être
prolongé (par exemple pour une pompe centrifuge d’un oléoduc, la pression doit
s’accroître lentement),
►► l’alimentation électrique est limitée (cas d’un générateur autonome par exemple), et
une application à faible charge demandera un temps de réponse plus important.
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Courant (% du courant nominal moteur)
Figure 2-3 Démarrage progressif par rampe de courant
1
Courant initial
2
Temps de rampe de démarrage
3
Limite de courant
4
Courant à pleine tension
4
700%
600%
2
500%
3
400%
300%
200%
100%
1
10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Vitesse du rotor (% de la vitesse nominale)
2.1.5 Régulation de couple
La régulation de couple est une méthode recommandée pour obtenir une rampe de vitesse
plus linéaire par les démarreurs progressifs. En fournissant un couple d’accélération
constant, la régulation de couple permettra au moteur d’accélérer ou de ralentir d’une
manière linéaire.
La régulation de couple détermine le courant et le facteur de puissance, et règle la puissance
de sortie du moteur afin que la différence de couple entre le moteur et la charge soit aussi
constante que possible.
La régulation de couple est souhaitable pour les applications où :
►► le couple de charge est constant (linéaire) tout au long du démarrage,
►► le couple de charge est constant entre les démarrages.
2.1.6 Contrôle progressif de démarrage
Le Contrôle progressif d’accélération est une nouvelle méthode intelligente pour contrôler
un moteur. Lors d’un démarrage par contrôle progressif, le démarreur progressif contrôle le
courant afin de démarrer le moteur dans un laps de temps spécifié et en utilisant le profil
d’accélération sélectionné.
Chaque application a un profil de démarrage particulier, fondé sur les caractéristiques
de la charge et du moteur. Le Contrôle progressif d’accélération propose trois profils de
démarrage différents afin de s’adapter aux exigences des différentes applications. Le choix
d’un profil adapté au profil inhérent à l’application peut contribuer à adoucir l’accélération sur
toute la durée du démarrage. Le choix d’un profil de contrôle progressif totalement différent
va plutôt neutraliser le profil de l’application.
Le démarreur progressif surveille les performances du moteur pendant chaque démarrage
pour améliorer le contrôle des démarrages ultérieurs.
Note :
Le contrôle progressif règle le profil de vitesse du moteur, dans la limite de temps programmée. Il peut
en résulter un niveau de courant supérieur à celui des méthodes de commande traditionnelles.
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Figure 2-4 Démarrage par contrôle progressif
4
100%
90%
80%
1
Vitesse
70%
2
60%
50%
1
Accélération rapide
2
Accélération constante
3
Accélération lente
4
Temps de démarrage
3
40%
30%
20%
10%
0%
Temps
Comment sélectionner le profil de démarrage à contrôle progressif d’accélération
Le meilleur profil dépendra des caractéristiques exactes de chaque application.
Certaines charges ne doivent pas fonctionner à faible vitesse, comme avec les pompes
immergées. Un profil d’accélération rapide fera augmenter la vitesse rapidement, puis
contrôlera l’accélération sur la durée restante du démarrage.
Tableau 2-2 Profils de contrôle progressif pour les applications courantes
Application
Paramètre
Valeur suggérée
Pompe centrifuge
Profil de démarrage progressif
Profil d’arrêt progressif
Accélération rapide
Décélération lente
Pompe immergée
Profil de démarrage progressif
Profil d’arrêt progressif
Accélération rapide
Décélération lente
Ventilateur non régulé
Profil de démarrage progressif
Accélération constante
Convoyeur
Mode de démarrage progressif
Limite de courant
Profil d’arrêt progressif
Courant constant
400%
Décélération constante
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2.1.7 Impulsion de dégommage
L’impulsion de dégommage applique un boost de couple supplémentaire de courte durée
au début du démarrage, et peut être utilisée en association avec le démarrage à courant
constant ou par rampe de courant.
Il peut être utile pour aider au démarrage des charges qui exigent un couple élevé au
démarrage mais qui vont accélèrer ensuite facilement (par exemple, des charges inertielles
comme des presses).
Courant (% du courant nominal moteur)
Figure 2-5 Démarrage par rampe de courant avec dégommage
6
700%
2
600%
1
500%
4
400%
5
300%
200%
1
Niveau de dégommage
2
Temps de dégommage
3
Courant initial
4
Temps de rampe de démarrage
5
Limite de courant
6
Courant à tension nominale
3
100%
10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Vitesse du rotor (% de la vitesse nominale)
2.2 Méthodes d’arrêt
Les démarreurs progressifs proposent diverses méthodes de contrôle pour arrêter des
moteurs.
Tableau 2-3 Méthodes d’arrêt progressif
Méthode d’arrêt
Résultats des performances
Arrêt roue libre
Ralentissement naturel de la charge
Arrêt par rampe de tension
Temps de ralentissement rallongé
Contrôle progressif de
décélération
Temps de ralentissement rallongé selon le profil de décélération
sélectionné
Freinage
Temps de ralentissement réduit
Les démarreurs progressifs sont souvent utilisés dans les applications de pompage pour
éliminer les effets nuisibles du coup de bélier. Le contrôle progressif doit être la méthode
préférée pour ces applications.
2.2.1 Arrêt roue libre
L’arrêt roue libre laisse le moteur s’arrêter naturellement, sans aucun contrôle du démarreur
progressif. Le temps requis pour s’arrêter dépendra du type de la charge.
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2.2.2 Arrêt par rampe de tension
L’arrêt par rampe de tension peut être utile
pour des applications où le temps d’arrêt doit
être prolongé, ou pour éviter des transitoires
sur des générateurs autonomes.
Tension (% de la tension nominale)
Figure 2-6 Arrêt progressif par rampe de tension
La rampe de tension réduit la tension
progressivement sur un laps de temps
défini. Il se peut que la charge continue
à être entraînée après la fin de la rampe
d’arrêt.
100%
1
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Temps
1
Temps d’arrêt
2.2.3 Arrêt en contrôle progressif
Lors d’un arrêt par contrôle progressif, le démarreur progressif contrôle le courant afin
d’arrêter le moteur dans un laps de temps spécifié en utilisant le profil de décélération
sélectionné. Le contrôle progressif de décélération peut être utile pour prolonger le temps
d’arrêt des charges à faible inertie.
Note :
Le contrôle progressif ne ralentit pas activement le moteur et ne l’arrêtera pas plus vite qu’un arrêt en
roue libre. Pour raccourcir le temps d’arrêt de charges à inertie élevée, utilisez le freinage.
Chaque application a un profil d’arrêt particulier, fondé sur les caractéristiques de la charge
et du moteur. Le Contrôle progressif de décélération propose trois profils d’arrêt différents.
Choisir le profil de contrôle progressif qui correspond le mieux aux exigences de l’application.
Figure 2-7 Arrêt par contrôle progressif de décélération
4
100%
3
90%
80%
2
Vitesse
70%
1
Décélération rapide
2
Décélération constante
3
Décélération lente
4
Temps d’arrêt
60%
50%
1
40%
30%
20%
10%
0%
Temps
L’avantage du contrôle progressif a permis de résoudre facilement le problème du coup
de bélier puisque le profil de décélération le mieux adapté peut être sélectionné pour cette
application.
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17
Tableau 2-4 Profils d’arrêt par contrôle progressif de décélération
Profil d’arrêt progressif
Application
Décélération lente
Les systèmes haute pression où même une petite réduction de la
vitesse du moteur ou de la pompe se traduit par une transition rapide
entre le débit direct et le débit inverse.
Décélération constante
Les applications à basse et à moyenne pression, à flux élevé où le
fluide présente un débit élevé.
Décélération rapide
Système de pompe ouverte où le fluide doit retourner à la réserve sans
entraîner la pompe en sens inverse.
Note :
Arrêt d’une pompe : les caractéristiques hydrauliques des systèmes de pompage varient
considérablement. Cette variation signifie que le profil de décélération et le temps d’arrêt varieront d’une
application à l’autre. Le Tableau 2-4 fournit des indications pour sélectionner des profils de contrôle
progressif de décélération , mais nous recommandons de tester les trois profils pour identifier le meilleur
pour l’application.
Comment sélectionner le profil d’arrêt à contrôle progressif de décélération
Le meilleur profil dépendra des caractéristiques exactes de chaque application. En cas
d’exigences opérationnelles particulières, en faire part au distributeur local.
Note :
Le contrôle progressif règle le profil de vitesse du moteur, dans la limite de temps programmée. Il peut
en résulter un niveau de courant supérieur à celui des méthodes de commande traditionnelles.
2.3 Mode de marche par impulsions
Le mode de marche par impulsions fait tourner le moteur à vitesse réduite pour permettre le
positionnement de la charge ou pour aider à la maintenance. Le moteur peut être entraîné
en marche par impulsions dans un sens ou dans l’autre.
Le couple maximal disponible dépend du démarreur progressif. Consulter le Guide de mise
en service du démarreur progressif pour de plus amples informations.
Figure 2-8 Mode de marche par impulsions
100%
Couple disponible
90%
1
80%
Couple nominal moteur (Cn mot)
2
Couple maximal en marche AV
par impulsions
3
Couple maximal en marche AR
par impulsions
70%
60%
50%
40%
30%
20%
2
3
10%
0%
18
1
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3. Conception d’un système avec démarreurs progressifs
3.1 Un contacteur principal est-il nécessaire ?
Les démarreurs progressifs peuvent être installés avec ou sans contacteur principal, mais
nous recommandons vivement de l’utiliser pour les raisons suivantes:
►► il peut être nécessaire pour respecter les réglementations électriques locales,
►► il fournit une isolation physique lorsque le démarreur n’est pas utilisé et lors de mises
en sécurité éventuelles,
►► même à l’état non passant, les thyristors ne présentent pas un haut degré d’isolement
en raison des courants de fuite présents dans les thyristors et dans les protections
du réseau.
Les contacteurs principaux doivent être de type AC3 dimensionnés pour le courant nominal
du moteur.
Figure 3-1 Installation d’un démarreur avec bypass interne et contacteur principal
KM1
F1
KM1
1/L1
2/T1
3/L2
4/T2
5/L3
6/T3
F1
Contacteur principal
Fusibles pour
semi-conducteur (en
option)
E
COM1
RLO1
KM1
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3.2 Que sont les contacteurs bypass ?
Les contacteurs bypass court-circuitent les thyristors d’un démarreur progressif lorsque le
moteur tourne à vitesse nominale. La dissipation thermique des thyristors est ainsi éliminée
lors de la rotation du moteur en régime établi. Les thyristors dissipent environ 4,5 watts par
ampères en régime établi s’ils ne sont pas bypassés.
Certains démarreurs progressifs comportent des contacteurs de bypass intégrés, d’autres
nécessitent des contacteurs bypass externes.
Les contacteurs de bypass :
►► permettent d’installer les démarreurs progressifs dans des armoires hermétiques,
►► éliminent le coût imputable à une ventilation forcée de l’armoire,
►► économisent l’énergie en éliminant les pertes dans les thyristors pendant le régime établi.
Les contacteurs de bypass doivent être de type AC1 dimensionnés pour le courant nominal
du moteur. Ce type AC1 est suffisant parce que le contacteur de bypass ne supporte pas le
courant de démarrage ni le courant de défaut de commutation.
Les modèles sans circuit bypass interne ont des bornes bypass dédiées, qui permettent au
démarreur progressif de continuer à assurer la protection et de surveiller les fonctions même
lorsqu’ils sont en mode bypass via un contacteur bypass externe. Le contacteur de bypass
doit être connecté aux bornes bypass et contrôlé par la sortie de régime établi “Run” du
démarreur progressif (bornes COM2, RLO2).
Figure 3-2 Installation avec contacteur de bypass externe (démarreur sans bypass interne)
KM2
KM1
Contacteur principal
KM2
Contacteur bypass
F1
KM1
1/L1
2/T1
F1
L1B
3/L2
4/T2
L2B
5/L3
6/T3
L3B
E
COM1
RLO1
COM2
RLO2
20
KM1
KM2
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Fusibles pour semiconducteur (en option)
3.3 Qu’est ce qu’une connexion triangle (6 fils) ?
La connexion triangle (connexion 6 fils) connecte les thyristors du démarreur progressif
en série avec chaque enroulement du moteur. Cela signifie que le démarreur progressif
ne supporte que le courant de phase et non le courant réseau. Cela permet au démarreur
progressif de contrôler un moteur de courant nominal plus important que la normale.
Lors de l’utilisation d’une connexion 6 fils, un contacteur principal ou un disjoncteur doit
aussi être utilisé pour déconnecter le moteur et le démarreur progressif de l’alimentation en
cas de mise en sécurité.
La connexion en 6 fils :
►► simplifie le remplacement des démarreurs étoile/triangle parce que le câblage existant
peut être utilisé,
►► peut réduire le coût d’installation. Le coût du démarreur progressif sera réduit, mais il
existe les coûts de câblage supplémentaire et le coût du contacteur principal. Le coût
total doit être considéré au cas par cas.
Seuls les moteurs permettant de connecter séparément chaque extrémité de leurs trois
enroulements peuvent être contrôlés à l’aide de la méthode de connexion 6 fils.
Les démarreurs progressifs ne permettent pas tous d’être connectés en 6 fils.
Figure 3-3 Installation en connexion 6 fils, bypass interne
KM1
F1
1/L1
2/T1
3/L2
4/T2
4/L3
6/T3
U1(1)
U2(4)
V1(2)
V2(5)
W1(3)
W2(6)
L3B
E
COM1
KM1
RLO1
KM1
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F1
Contacteur principal
Fusibles pour semiconducteur (en option)
21
Figure 3-4 Installation en connexion 6 fils, bypass externe
KM2
KM1
1/L1
2/T1
F1
U1(1)
L1B
3/L2
4/T2
L2B
5/L3
6/T3
U2(4)
V1(2)
V2(5)
W1(3)
W2(6)
L3B
E
COM1
RLO1
COM2
KM1
KM1
Contacteur principal
KM2
Contacteur de bypass
F1
RLO2
KM2
Fusibles pour semiconducteur (en option)
3.4 Comment remplacer un démarreur étoile/triangle par un démarreur progressif ?
Si le démarreur prend en charge la connexion 6 fils, le connecter simplement à la place du
démarreur étoile/triangle.
Si le démarreur progressif ne prend pas en charge la connexion 6 fils, raccorder la connexion
triangle en sortie du démarreur.
3.5 Comment utiliser la correction du facteur de puissance avec un démarreur progressif ?
Des condensateurs individuels de correction du facteur de puissance peuvent être utilisés
avec les démarreurs progressifs s’ils sont installés du côté de l’entrée du démarreur et
commutés à l’aide d’un contacteur dédié lorsque le moteur tourne à sa vitesse nominale. Le
contacteur doit être de type AC6 dimensionné pour le courant nominal du moteur.
La connexion des condensateurs de correction du facteur de puissance en sortie du
démarreur progressif endommagera celui-ci en raison d’une surtension importante. Cette
surtension est créée par la résonance entre l’inductance du moteur et la capacité de
correction du facteur de puissance.
La valeur des condensateurs peut être déterminée à l’aide de la formule suivante :
kVA (Cap) = √3 x Valimentation x 0,8 x courant moteur à vide
22
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3.6 Comment assurer une protection de circuit de type 1 ?
La protection de type 1 exige que dans l’éventualité d’un court-circuit en sortie du démarreur
progressif, le défaut soit écarté sans risque pour le personnel. Il n’est pas nécessaire que le
démarreur progressif doive rester opérationnel après le défaut.
La protection de type 1 est assurée par des fusibles à haut pouvoir de coupure ou par un
disjoncteur constituant une partie du circuit du moteur.
Au minimum, la méthode de protection doit pouvoir supporter le courant nominal du moteur.
Les critères de sélection typiques sont indiqués ci-dessous.
Tableau 3-1 Protection de type 1
Type de démarreur
Démarreur
progressif compact
Démarreur
progressif évolué
Type de protection
Valeur nominale du fusible
(% Courant nominal moteur)
< 350% Inom
15 secondes
> 350% Inom
15 secondes
Fusible (non retardé)
175%
200%
Fusible (retardé)
150%
Disjoncteur*
175%
150- 200%
Fusible (non retardé)
Fusible (retardé)
150%
125%
Disjoncteur*
150- 200%
* Consulter les caractéristiques techniques éditées par le fabricant
Les valeurs nominales maximums pour une protection de moteur de type 1 sont définies
dans les normes UL et CEI.
Fusible
Courant nominal (% Inom)
Fusible (non retardé)
300%
Fusible (retardé)
175%
3.7 Comment assurer une protection de circuit de type 2 ?
La protection de type 2 exige que dans l’éventualité d’un court-circuit en sortie du démarreur
progressif, le défaut soit écarté sans risque pour le personnel et pour le démarreur progressif.
La protection de type 2 est obtenue à l’aide de fusibles pour semi-conducteur. Ces fusibles
doivent être capables de supporter le courant de démarrage du moteur et avoir un I2t
coupure < au I2t des thyristors du démarreur progressif.
Les fusibles pour semi-conducteur pour une protection de circuit de type 2 sont
complémentaires aux fusibles à haut pouvoir de coupure ou aux disjoncteurs qui constituent
une partie de la protection du circuit du moteur.
Se reporter au Guide de mise en service du démarreur progressif pour les recommandations
concernant les fusibles pour semi-conducteur.
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3.8 Comment sélectionner les câbles lors de l’installation d’un démarreur progressif ?
Les critères de sélection des câbles varient en fonction de la nature du circuit et de la
situation du démarreur progressif dans le circuit. Généralement :
►► Dimensionnement des câbles d’alimentation
> courant nominal des fusibles/disjoncteurs
> courant nominal moteur x 1,2
►► Dimensionnement des câbles d’alimentation en connexion 6 fils
> courant nominal moteur x 0,7
Note :
Les courants nominaux dans les câbles peuvent être déclassés pour tenir compte de divers facteurs
d’installation (y compris le regroupement de câbles, la température ambiante et le câblage simple ou
parallèle). Suivre toujours les instructions du fabricant.
3.9 Quelle est la longueur maximale des câbles entre un démarreur progressif et le
moteur ?
La distance maximale entre le démarreur et le moteur est déterminée par la chute de tension
et la capacité des câbles.
La chute de tension aux bornes du moteur ne doit pas dépasser la limite fixée par la
réglementation locale en vigueur lorsque le moteur est en régime établi à pleine charge. Le
câblage doit être dimensionné en conséquence.
La capacité des câbles est un facteur important pour de grandes longeurs de câbles.
Consulter le fabricant du démarreur pour tout conseil ; les informations concernant la tension
et la fréquence réseau ainsi que le modèle du démarreur progressif seront nécessaires.
3.10 Comment fonctionnent les moteurs à deux vitesses et peut-on utiliser un démarreur progressif pour les contrôler ?
Des démarreurs progressifs peuvent fonctionner avec les deux types les plus courants de
moteurs à deux vitesses. Dans les deux cas, une protection distincte du moteur doit être
fournie pour le fonctionnement à petite et à grande vitesse.
Les moteurs Dahlander sont des moteurs à usages spéciaux souvent dédiés aux
compresseurs ou aux ventilateurs à deux vitesses. Les enroulements du moteur sont couplés
extérieurement à l’aide de contacteurs pour un fonctionnement à grande vitesse (étoile
double) et à petite vitesse (triangle). Le schéma de raccordement complet est disponible au
§10 du guide de mise en service Digistart D3, réf.4259.
Les moteurs à double enroulement ont deux configurations de pôles distinctes (par ex.
4 pôles / 8 pôles) sur un arbre commun. Chaque configuration de pôles (vitesse) est
sélectionnée à l’aide d’un contacteur externe de type AC3.
Les moteurs PAM (Pole Amplitude Modulated) modifient la vitesse en modifiant la fréquence
du stator à l’aide d’une configuration d’enroulements externes. Les démarreurs progressifs
ne sont pas adaptés à ce type de moteurs à deux vitesses.
24
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3.11 Un démarreur progressif peut-il contrôler séparément plusieurs moteurs pour
un démarrage séquentiel ?
Oui, un démarreur progressif peut contrôler deux moteurs séquentiellement. En revanche, le
contrôle et le câblage sont complexes et chers et le gain réalisé sur le démarreur progressif
est souvent remplacé par des coûts supplémentaires de composants et de mise en oeuvre.
Afin d’utiliser un démarreur progressif dans une situation de démarrage séquentiel, chaque
moteur doit avoir un contacteur principal, un contacteur bypass et une protection contre les
surcharges distincts.
Le démarreur progressif doit pouvoir supporter la charge de démarrage totale.
3.12 Un démarreur progressif peut-il contrôler plusieurs moteurs pour un démarrage
en parallèle ?
Oui. La configuration du circuit et la sélection du démarreur progressif dépendent de
l’application.
Chaque moteur doit avoir sa propre protection contre les surcharges.
Si les moteurs sont de même dimension et sont couplés mécaniquement, un démarreur
progressif à courant constant peut être utilisé.
Si les moteurs sont de dimensions différentes et/ou si les charges ne sont pas couplées
mécaniquement, un démarreur progressif avec un profil de démarrage par rampe de tension
doit être utilisé.
Le total des courants nominaux des moteurs ne doit pas dépasser le courant nominal du
démarreur progressif.
3.13 Les moteurs à bague peuvent-ils être démarrés avec un démarreur progressif ?
Oui, pourvu que le couple disponible du moteur dans la nouvelle configuration soit suffisant
pour accélérer la charge. Il se peut qu’il soit difficile à déterminer et un essai peut être
nécessaire.
Le démarrage progressif n’est pas adapté aux applications pour lesquelles :
►► le moteur à bague a été installé pour permettre une régulation de vitesse,
►► la charge nécessite un fort couple de démarrage.
Pour développer le couple de démarrage, une résistance doit rester dans le circuit du rotor
pendant le démarrage du moteur. Cette résistance doit être court-circuitée à l’aide d’un
contacteur (de type AC2 pour le courant du rotor) dès que le moteur tourne à une vitesse
proche de sa vitesse nominale.
R (par phase) = 0,2 x
VR
√3 x IR
La résistance du rotor (R) peut être dimensionnée à l’aide de la formule suivante :
Puissance (par phase) =
20% x kW moteur
3
Où VR= tension du rotor en circuit ouvert
IR= courant nominal du rotor
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Figure 3-5 Moteur à bague
KM2
1
F1
1/L1
2/T1
3/L2
4/T2
5/L3
6/T3
R1
2
KM1
E
COM3
RLC3
3
RLO3
KM1
1
Alimentation triphasée
2
Moteur asynchrone à bague
3
Sortie de relais
KM1 Commutation des résistances
rotoriques
KM2 Contacteur principal
26
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F1
Fusibles pour semi-conducteur
(en option)
R1
Résistance du rotor (externe)
3.14 Les démarreurs progressifs peuvent-il inverser le sens de rotation moteur ?
Pour leur part, les démarreurs progressifs ne peuvent pas faire tourner les moteurs en
marche arrière à vitesse nominale. En revanche, le fonctionnement en marche avant et
arrière est possible à l’aide d’un montage de contacteurs de marche avant et arrière.
Certains démarreurs progressifs (comme le Digistart D3 ) permettent aussi un fonctionnement
à petite vitesse en marche avant ou arrière, sans contacteur d’inversion. Toutefois, le
fonctionnement en marche arrière est limité à de courtes périodes à petite vitesse fixe.
Figure 3-6 Installation avec contacteurs de marche avant et arrière
AV
Démarreur
progressif
AR
3.15 Comment s’installent des démarreurs progressifs dans une armoire de type IP54 ?
Les démarreurs progressifs peuvent s’installer dans des armoires IP54 à condition que la
température ambiante à l’intérieur de l’armoire ne dépasse pas la température prévue pour
le démarreur progressif.
La chaleur produite à l’intérieur de l’armoire doit être dissipée soit à travers les parois de
l’armoire, soit par ventilation. Lors du calcul de la chaleur produite dans l’armoire, toutes
les sources de chaleur doivent être prises en compte (par ex. le démarreur progressif, les
fusibles, le câblage et les appareillages de commutation). L’armoire doit être protégée du
rayonnement solaire direct pour éviter l’échauffement externe.
Pour réduire l’échauffement, il est préférable que les démarreurs progressifs soient installés
avec une configuration bypass.
3.16 Les démarreurs progressifs peuvent-ils contrôler un moteur déjà en rotation
(reprise à la volée) ?
Oui, les démarreurs progressifs peuvent contrôler des moteurs déjà en rotation.
En général, plus le moteur tourne vite en marche avant, plus le temps de démarrage sera
court.
Si le moteur tourne en marche arrière, il ralentira jusqu’à l’arrêt et accélérera ensuite en
marche avant. Prévoir un temps de démarrage prolongé lors du réglage du démarreur
progressif.
Aucun câblage particulier ni configuration spéciale du démarreur progressif ne sont
nécessaires.
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27
3.17 Freinage
Lorsque le freinage est sélectionné, le démarreur progressif utilise une injection DC pour
ralentir le moteur.
Le freinage par le démarreur progressif :
►► ne nécessite pas l’utilisation d’un contacteur de freinage DC,
►► contrôle l’ensemble des trois phases de sorte que les courants de freinage et la
chaleur associée sont répartis uniformément à travers le moteur.
Le freinage s’effectue en deux phases :
1. Pré-freinage : fournit un niveau de freinage intermédiaire pour ralentir la vitesse du
moteur de façon à pouvoir exercer le freinage complet avec succès (environ 70% de
la vitesse nominale).
2. Freinage complet : fournit un couple de freinage maximal mais reste inefficace à des
vitesses supérieures à environ 70% de la vitesse nominale.
ATTENTION
Si le couple de freinage est réglé trop haut, le moteur s’arrêtera avant la fin du temps
de freinage et le moteur subira un échauffement inutile qui pourrait l’endommager.
Une configuration rigoureuse est requise pour assurer un fonctionnement sûr du
démarreur et du moteur.
Lors de l’utilisation du freinage DC, l’alimentation réseau doit être connectée au
démarreur progressif en respectant l’ordre des phases (bornes d’entrée L1, L2, L3).
3.18 Qu’est ce que le freinage progressif et comment est-il utilisé ?
Le freinage progressif est l’une des deux méthodes utilisées par les démarreurs progressifs
pour raccourcir le temps d’arrêt des moteurs. L’autre méthode est le freinage par injection
DC.
Le freinage progressif utilise des contacteurs d’inversion en entrée ou en sortie du démarreur
progressif. Lorsque le démarreur progressif reçoit une commande d’arrêt, il fait fonctionner
les contacteurs d’inversion et le moteur est effectivement arrêté progressivement en marche
arrière. Cela applique un couple de freinage à la charge.
Comparé au freinage par injection DC, le freinage progressif :
►► diminue l’échauffement du moteur,
►► produit plus de couple de freinage pour un courant donné.
Le freinage progressif est meilleur pour les charges à très forte inertie.
Le schéma de raccordement complet est disponible au §10 du guide de mise en service
Digistart D3, réf.4259.
28
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4. Choix des démarreurs progressifs
4.1 Sélection de l’application
Des applications différentes exigent des niveaux de courant de démarrage adaptés.
Le niveau du courant de démarrage affecte le nombre de démarrages que le démarreur
progressif peut effectuer par heure. Certains démarreurs progressifs peuvent ne pas délivrer
un courant de démarrage suffisant pour des applications extrêmes.
Agitateur
x
Atomiseur - Injecteur
x
x
Ventilateur haute pression
Machine à laver les bouteilles x
450%
400%
350%
Application
300%
450%
400%
350%
Application
300%
Tableau 4-1 Courants de démarrage typiques
Broyeur
x
Groupe hydraulique
x
x
Moulin
x
Machine à faire des copeaux
x
Broyeur à billes
(boulets ou galets)
x
Compresseur à piston
(démarrage en charge)
x
Broyeur à marteaux
x
Centrifugeuse
Compresseur à piston
(démarrage à vide)
x
Broyeur à cylindres
x
Compresseur à vis
(démarrage en charge)
x
Mélangeur
x
Presses à granulés
x
Compresseur à vis
(démarrage à vide)
x
x
Convoyeur à bande
Convoyeur à rouleaux
x
x
Convoyeur à vis
Concasseur à cône
x
Presse
x
Pompe immergée x
x
Pompe centrifuge
x
Concasseur à mâchoires
Raboteuse
x
x
Pompe volumétrique
Concasseur rotatif
x
Pompe - liquides chargés
x
Concasseur à choc vertical
x
Triturateur
(préparation de la pâte à papier)
x
Ecorceuse
x
Plateau tournant
x
Sableuse
x
x
Sécheur
Dépoussiéreur
x
Scie à bande
Déligneuse
x
Scie circulaire
Ventilateur axial (à ventelles)
x
Séparateur
x
Déchiqueteuse
x
x
Ventilateur axial (sans ventelles)
Ventilateur centrifuge (à ventelles)
Ventilateur centrifuge (sans ventelles)
x
x
x
Trancheuse x
x
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Basculeur
x
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4.2 Dimensionnement du moteur
Le démarreur progressif doit être correctement calibré pour le moteur et pour l’application.
Sélectionner un démarreur progressif dont le courant nominal est au moins égal à celui
du moteur (voir la plaque signalétique ou le catalogue technique), lors de la phase de
démarrage.
4.3 Codes d’utilisation
4.3.1 Code d’utilisation AC53a
Le code d’utilisation AC53a (selon la norme CEI 947-4-2) définit le courant nominal et les
conditions d’utilisation standard pour un démarreur progressif sans circuit bypass.
Le courant nominal du démarreur progressif détermine le dimensionnement maximal du
moteur avec lequel il peut être utilisé. Cette valeur dépend du nombre de démarrages par
heure, de la durée et du niveau de courant du démarrage et du pourcentage du cycle de
fonctionnement où le démarreur progressif est actif (passage de courant).
Le courant nominal du démarreur progressif n’est valable que lorsque ce démarreur est
utilisé dans les conditions définies par le code d’utilisation. Le démarreur progressif peut
avoir un courant nominal supérieur ou inférieur dans des conditions d’utilisation différentes.
Figure 4-1 Code d’utilisation AC53a
351A : AC-53a
3.5
15
: 50
6
Démarrages par heure
Cycle de fonctionnement en charge (%)
Temps de démarrage (secondes)
Courant de démarrage (multiple du courant nominal moteur)
Courant nominal du démarreur (Ampères)
Courant nominal du démarreur : courant nominal à pleine charge du démarreur progressif,
établi à partir des valeurs des autres composantes du code d’utilisation.
Courant de démarrage : courant de démarrage maximal disponible.
Temps de démarrage : temps de démarrage maximal admissible.
Cycle de fonctionnement en charge (%) : pourcentage maximal de fonctionnement du
démarreur progressif pour chaque cycle.
Nombre de démarrages par heure : nombre de démarrages par heure maximal admissible.
30
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Figure 4-2 Cycle de fonctionnement AC53a
4
5
2
6
Courant
350%
1
100%
7
1
Courant de démarrage
2
Temps de démarrage
3
4
Temps de mise en
charge
Démarrages par heure
5
Temps de régime établi
6
Temps de repos
7
3
Cycle de fonctionnement =
Temps
Courant nominal
moteur
Temps de démarrage + Temps de régime établi
Durée du démarrage + Temps de régime établi + Temps de repos
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31
4.3.2 Code d’utilisation AC53b
Le code d’utilisation AC53b (selon la norme CEI 947-4-2) définit le courant nominal et les
conditions d’utilisation standard pour un démarreur progressif doté d’un dispositif bypass
(interne ou installé avec un contacteur bypass externe).
Le courant nominal du démarreur progressif détermine le dimensionnement maximal du
moteur avec lequel il peut être utilisé. Cette valeur dépend du nombre de démarrages par
heure, de la durée et du niveau de courant du démarrage et de la durée pendant laquelle le
démarreur est au repos (pas de passage de courant) entre les démarrages.
Le courant nominal du démarreur progressif n’est valable que lorsque ce démarreur est
utilisé dans les conditions définies par le code d’utilisation. Le démarreur progressif peut
avoir un courant nominal supérieur ou inférieur dans des conditions d’utilisation différentes.
Figure 4-3 Code d’utilisation AC53b
351A : AC-53a
3.5
15
: 50
6
Démarrages par heure
Cycle de fonctionnement en charge (%)
Temps de démarrage (secondes)
Courant de démarrage (multiple du courant nominal moteur)
Courant nominal du démarreur (Ampères)
Courant nominal du démarreur : courant nominal à pleine charge du démarreur progressif,
obtenu à partir des valeurs des autres composantes du code d’utilisation.
Courant de démarrage : courant de démarrage maximal disponible.
Temps de démarrage : temps de démarrage maximal admissible.
Temps de repos : temps minimal admissible entre la fin d’un démarrage et le début du
démarrage suivant.
Figure 4-4 Cycle de fonctionnement AC53b
2
3
Courant
350%
1
Courant de démarrage
2
Temps de démarrage
3
Temps de repos. Cela comprend le
temps pendant lequel le démarreur
est en régime établi avec les thyristors
bypassés (pas en conduction).
4
Courant nominal moteur
1
100%
4
Temps
32
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4.4 Courants nominaux typiques des moteurs
Si aucune information précise concernant les caractéristiques de courant de démarrage
du moteur n’est à disposition, le tableau ci-dessous peut permettre d’estimer le courant
nominal probable en fonction du dimensionnement du moteur. Cette information peut aider
à choisir un démarreur progressif, mais ne constitue pas une solution idéale parce que les
caractéristiques peuvent varier considérablement d’un moteur à l’autre.
Tableau 4-2 Courants nominaux typiques des moteurs
Puissance du moteur
Courant nominal pour différentes tensions
kW
HP
220-230 V
380-400 V
440 V
500 V
660-690 V
7,5
11
15
18,5
22
25
30
37
45
55
75
90
110
132
140
147
150
160
185
200
220
250
257
280
295
300
315
335
355
375
400
425
445
450
475
500
560
600
650
700
750
800
850
900
950
1000
10
15
20
25
30
35
40
50
60
75
100
125
150
180
190
200
205
220
250
270
300
340
350
380
400
410
430
450
480
500
545
580
600
610
645
680
760
800
870
940
1000
1070
1140
1250
1275
1340
27
39
52
64
75
85
103
126
150
182
240
295
356
425
450
472
483
520
595
626
700
800
826
900
948
980
990
1100
1150
1180
1250
1330
1400
1410
1490
1570
1750
1875
2031
2187
2343
2499
2656
2812
2968
3124
15,5
22
30
37
44
52
60
72
85
105
138
170
205
245
260
273
280
300
342
370
408
460
475
510
546
565
584
620
636
670
710
760
790
800
850
900
1000
1085
1176
1266
1357
1447
1537
1628
1718
1809
13,7
20,1
26,5
32,8
39
45,3
51,5
64
76
90
125
146
178
215
227
236
246
256
295
321
353
401
412
450
473
481
505
518
549
575
611
650
680
690
730
780
860
937
1015
1093
1172
1250
1328
1406
1484
1562
12
18,4
23
28,5
33
39,4
45
55
65
80
105
129
156
187
200
207
210
220
263
281
310
360
365
400
416
420
445
472
500
527
540
574
595
608
645
680
760
825
894
962
1031
1100
1168
1237
1306
1375
8,9
14
17,3
21,3
25,4
30,3
34,6
42
49
61
82
98
118
140
145
152
159
170
200
215
235
274
280
305
320
325
337
355
370
395
410
445
455
460
485
515
570
625
677
729
781
833
885
937
989
1041
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33
4.5 Utilisation des démarreurs progressifs avec des moteurs de forte puissance
Il existe plusieurs facteurs à prendre en compte lors de la planification d’utilisation d’un
démarreur progressif avec un moteur de forte puissance (> 300 kW).
►► Les moteurs les plus puissants ont des barres de rotor en cuivre et non en aluminium.
Cela réduit le couple de démarrage réel et peut augmenter l’inertie du rotor.
►► L’augmentation de l’inertie du rotor peut exiger un temps de démarrage plus long.
►► Le courant de démarrage peut être plus élevé que celui d’un moteur plus petit, de
50% à 100% du courant nominal moteur.
►► Le nombre de démarrages par heure est généralement limité par cycle de
fonctionnement du moteur.
34
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5. Sélection des démarreurs progressifs Digistart D2 et D3
5.1 Processus en trois étapes
Pour sélectionner le meilleur démarreur pour votre application, vous pouvez utiliser les
tableaux ci-dessous ou utiliser le logiciel de sélection Digistart Size.
1. Identifier les caractéristiques requises. Cela permettra de choisir le démarreur le
mieux adapté à l’application.
2. Identifier l’application. Cela déterminera le courant de démarrage nécessaire.
3. Calculer le démarreur correspondant aux besoins.
5.2 Sélection du démarreur
Il est nécessaire de sélectionner un démarreur ayant les caractéristiques requises pour
l’application. Cela peut inclure :
►► la meilleure méthode de démarrage pour l’application,
►► des options d’entrées et de sorties pour la connexion avec un équipement externe,
►► le contrôle par communication série,
►► des protections spécifiques.
5.2.1 Caractéristiques clés
Tableau 5-1 Caractéristiques du Digistart
Caractéristiques
Digistart D2
Choix de divers profils de démarrage progressif
Contrôle progressif d'accélération
Impulsion de dégommage
Courant constant
x
Rampe de courant
x
Choix de divers profils d’arrêt progressif
Contrôle progressif de décélération
Arrêt progressif par rampe de tension
x
Freinage
Options d’extension d’entrées/sorties
Entrées de commande à distance
2 x fixes
Sorties de relais
1 x fixe, 1 x programmable
Sortie analogique
Entrée RTD/PT100 intégrée
Ecran facile à lire avec informations intuitives
Clavier amovible
Clavier amovible en option
Informations affichables en
plusieurs langues
Production de journaux
d'événements horodatés
Compteurs opérationnels
Surveillance des performances
courant
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Digistart D3
x
x
x
x
x
x
x
3 x fixes, 2 x programmables
1 x fixe, 3 x programmables
1 x programmable
1 x fixe
x
x
x
nombre de démarrages,
heures de fonctionnement, kWh
courant, tension,
facteur de puissance, kWh
35
Caractéristiques (suite)
Digistart D2
Modèles pour toutes les conditions de connexion
18 A à 200 A
Plage de courant
(valeur nominale)
200 Vac à 440 Vac ou
Tension réseau
200 Vac à 575 Vac
110 à 240 Vac
Tension de commande
380 à 440 Vac
Circuit bypass interne
Tous les modèles
Connexion du moteur
En ligne
Caractéristiques en option pour applications avancées
Extension des entrées/sorties
x
Interfaces de communication
x
DeviceNet, Modbus ou Profibus
Sondes RTD/PT100
Protection totalement personnalisable (voir ci-après)
Digistart D3
23 A à 1600 A
(valeur nominale)
200 Vac à 440 Vac ou
380 Vac à 690 Vac
110 à 210 Vac
220 à 440 Vac
Jusqu'à 1000 A
En ligne ou 6 fils
x
x
x
5.2.2 Protections
Les démarreurs progressifs peuvent offrir une large gamme de protections pour la charge,
le moteur et le système. Cela peut éliminer des dispositifs externes de protection du moteur
et réduire l’encombrement sur le panneau de commande, les coûts et le temps d’installation.
Tableau 5-2 Options de protection du Digistart
Désignation de la mise en sécurité
Temps de démarrage trop long
Surcharge moteur (modèle thermique)
Sonde thermique moteur
Déséquilibre de courant
Fréquence d'alimentation
Ordre des phases
Surintensité instantanée
Surchauffe radiateur
Raccordement moteur incorrect
Mise en sécurité d'entrée
Courant nominal trop élevé (Courant nominal hors plage)
Connexions internes
Communications réseau (entre le module et le réseau)
Erreur interne
Défaut terre (nécessite la carte PT100/RTD et de protection contre les défaut de terre)
Perte de phase
Phase en court-circuit
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Digistart D2
Digistart D3
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Désignation de la mise en sécurité (suite)
Digistart D2
Digistart D3
x
Surcharge moteur 2 (modèle thermique)
x
Temps surintensité (Surcharge du circuit bypass)
x
Température excessive des RTD/PT100
x
Court-circuit sonde de température
x
Puissance excessive
x
Sous-puissance
x
5.3 Sélection de l’application
Des applications différentes exigent des niveaux de courant de démarrage différents.
Le niveau du courant de démarrage affecte le nombre de démarrages que le démarreur
progressif peut effectuer par heure. Certains démarreurs progressifs peuvent ne pas délivrer
un courant de démarrage suffisant pour des applications extrêmes. Se reporter au tableau
4-1 Courants de démarrage typiques à la page 29.
5.4 Dimensionnement du démarreur progressif
Le démarreur progressif doit être correctement calibré pour le moteur et pour l’application.
Sélectionner un démarreur progressif dont le courant nominal est au moins égal à celui du
moteur (voir la plaque signalétique), lors de la phase de démarrage.
5.4.1 Courants nominaux Digistart
Tableau 5-3 Courants nominaux Digistart D2
AC53b 4-6:354
< 1000 mètres
AC53b 20:340
< 1000 mètres
40 °C
50 °C
40 °C
50 °C
D2-1x-018
18 A
17 A
17 A
15 A
D2-1x-042
42 A
40 A
36 A
33 A
D2-1x-060
60 A
55 A
49 A
45 A
AC53b 4-6:594
< 1000 mètres
AC53b 4-20:580
< 1000 mètres
40 °C
50 °C
40 °C
50 °C
D2-1x-085
85 A
78 A
73 A
67 A
D2-1x-100
100A
100A
96A
87A
D2-1x-140
140 A
133 A
120 A
110 A
D2-1x-170
170 A
157 A
142 A
130 A
D2-1x-200
200 A
186 A
165 A
152 A
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37
Tableau 5-4 Courants nominaux Digistart D3 - raccordement en ligne, en mode bypass
AC53b 3.0-10:350
40°C <1000 mètres
AC53b 3.5-15:345
40°C <1000 mètres
AC53b 4.0-20:340
40°C <1000 mètres
AC53b 4.5-30:330
40°C <1000 mètres
D3-1x-0023-B
23 A
20 A
17 A
15 A
D3-1x-0043-B
43 A
37 A
31 A
26 A
Modèle
D3-1x-0053-B
53 A
53 A
46 A
37 A
AC53b 3.0-10:590
40°C <1000 mètres
AC53b 3.5-15:585
40°C <1000 mètres
AC53b 4.0-20:580
40°C <1000 mètres
AC53b 4.5-30:570
40°C <1000 mètres
D3-1x-0076-B
76 A
64 A
55 A
47 A
D3-1x-0097-B
97 A
82 A
69 A
58 A
D3-1x-0105-B
105 A
105 A
95 A
78 A
D3-1x-0145-B
145 A
123 A
106 A
90 A
D3-1x-0170-B
170 A
145 A
121 A
97 A
D3-1x-0200-B
200 A
189 A
160 A
134 A
D3-1x-0220-B
220 A
210 A
178 A
148 A
D3-1x-0255-B
255 A
231 A
201 A
176 A
D3-1x-0350-B
350 A
306 A
266 A
230 A
D3-1x-0425-B
425 A
371 A
321 A
276 A
D3-1x-0500-B
500 A
445 A
383 A
326 A
D3-1x-0700-B
700 A
592 A
512 A
438 A
D3-1x-0820-B
820 A
705 A
606 A
516 A
D3-1x-0920-B
920 A
804 A
684 A
571 A
D3-1x-1000-B
1000 A
936 A
796 A
664 A
D3-1x-0255-N
255 A
231 A
201 A
176 A
D3-1x-0360-N
360 A
360 A
310 A
263 A
D3-1x-0430-N
430 A
430 A
368 A
309 A
D3-1x-0650-N
650 A
650 A
561 A
455 A
D3-1x-0790-N
790 A
790 A
714 A
579 A
D3-1x-0930-N
930 A
930 A
829 A
661 A
D3-16-1200-N
1200 A
1200 A
1200 A
1071 A
D3-16-1410-N
1410 A
1410 A
1319 A
1114 A
D3-16-1600-N
1600 A
1600 A
1600 A
1353 A
Note :
Les modèles “B” intégrent des contacteurs de bypass internes en standard. Pour les modèles D3-1x0255-N à D3-16-1600-N, ces valeurs nominales ne sont valides que lorsqu’un circuit bypass externe est
utilisé avec un contacteur adapté.
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Tableau 5-5 Courants nominaux Digistart D3 - connexion 6 fils, en mode bypass
AC53b 3.0-10:350
40°C <1000 mètres
AC53b 3.5-15:345
40°C <1000 mètres
AC53b 4.0-20:340
40°C <1000 mètres
AC53b 4.5-30:330
40°C <1000 mètres
D3-1x-0023-B
34 A
30 A
26 A
22 A
D3-1x-0043-B
64 A
59 A
51 A
44 A
Modèle
D3-1x-0053-B
79 A
79 A
69 A
55 A
AC53b 3.0-10:590
40°C <1000 mètres
AC53b 3.5-15:585
40°C <1000 mètres
AC53b 4.0-20:580
40°C <1000 mètres
AC53b 4.5-30:570
40°C <1000 mètres
D3-1x-0076-B
114 A
96 A
83 A
70 A
D3-1x-0097-B
145 A
123 A
104 A
87 A
D3-1x-0105-B
157 A
157 A
143 A
117 A
D3-1x-0145-B
217 A
184 A
159 A
136 A
D3-1x-0170-B
255 A
217 A
181 A
146 A
D3-1x-0200-B
300 A
283 A
241 A
200 A
D3-1x-0220-B
330 A
315 A
268 A
223 A
D3-1x-0255-B
382 A
346 A
302 A
264 A
D3-1x-0350-B
525 A
459 A
399 A
345 A
D3-1x-0425-B
638 A
557 A
482 A
414 A
D3-1x-0500-B
750 A
668 A
575 A
490 A
D3-1x-0700-B
1050 A
889 A
768 A
658 A
D3-1x-0820-B
1230 A
1058 A
910 A
774 A
D3-1x-0920-B
1380 A
1206 A
1026 A
857 A
D3-1x-1000-B
1500 A
1404 A
1194 A
997 A
D3-1x-0255-N
382 A
346 A
302 A
264 A
D3-1x-0360-N
540 A
540 A
465 A
395 A
D3-1x-0430-N
645 A
645 A
552 A
464 A
D3-1x-0650-N
975 A
975 A
842 A
683 A
D3-1x-0790-N
1185 A
1185 A
1071 A
868 A
D3-1x-0930-N
1395 A
1395 A
1244 A
992 A
D3-16-1200-N
1800 A
1800 A
1800 A
1606 A
D3-16-1410-N
2115 A
2115 A
1979 A
1671 A
D3-16-1600-N
2400 A
2400 A
2400 A
2030 A
Note :
Les modèles “B” intégrent des contacteurs de bypass internes en standard. Pour les modèles D3-1x0255-N à D3-16-1600-N, ces valeurs nominales ne sont valides que lorsqu’un circuit bypass externe est
utilisé avec un contacteur adapté.
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39
Tableau 5-6 Courants nominaux Digistart D3 - raccordement en ligne, sans bypass
AC53a 3-10:50-6
40°C <1000 mètres
AC53a 3.5-15:50-6
40°C <1000 mètres
AC53a 4-20:50-6
40°C <1000 mètres
AC53a 4.5-30:50-6
40°C <1000 mètres
D3-1x-0255-N
255 A
222 A
195 A
171 A
D3-1x-0360-N
360 A
351 A
303 A
259 A
D3-1x-0430-N
430 A
413 A
355 A
301 A
D3-1x-0650-N
650 A
629 A
532 A
437 A
D3-1x-0790-N
790 A
790 A
694 A
567 A
D3-1x-0930-N
930 A
930 A
800 A
644 A
D3-16-1200-N
1200 A
1200 A
1135 A
983 A
D3-16-1410-N
1410 A
1355 A
1187 A
1023 A
D3-16-1600-N
1600 A
1600 A
1433 A
1227 A
Modèle
Tableau 5-7 Courants nominaux Digistart D3 - connexion 6 fils, sans bypass
AC53a 3-10:50-6
40°C <1000 mètres
AC53a 3.5-15:50-6
40°C <1000 mètres
AC53a 4-20:50-6
40°C <1000 mètres
AC53a 4.5-30:50-6
40°C <1000 mètres
D3-1x-0255-N
382 A
334 A
293 A
257 A
D3-1x-0360-N
540 A
527 A
455 A
388 A
D3-1x-0430-N
645 A
620 A
533 A
451 A
D3-1x-0650-N
975 A
943 A
798 A
656 A
D3-1x-0790-N
1185 A
1185 A
1041 A
850 A
D3-1x-0930-N
1395 A
1395 A
1200 A
966 A
D3-16-1200-N
1800 A
1800 A
1702 A
1474 A
D3-16-1410-N
2115 A
2033 A
1780 A
1535 A
D3-16-1600-N
2400 A
2400 A
2149 A
1840 A
Modèle
40
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5.4.2 Exemple de sélection
►► application : pompe centrifuge
►► courant nominal : 213 A
►► démarrages et arrêts : requis pour démarrer et arrêter deux fois par jour (réparties
sur la journée)
►► autres caractéristiques requises : contrôle du coup de bélier nécessaire
La meilleure méthode d’arrêt pour contrôler le coup de bélier est l’arrêt progressif.
Le courant de démarrage standard pour une pompe centrifuge est 350%.
Pour un fonctionnement à 350%, le démarreur progressif est dimensionné selon AC53b 3.515:585 en mode bypass.
Le plus petit modèle ayant un courant nominal supérieur à 213 A est le D3-1x-0255-B pour
une installation en ligne ou le D3-1x-0170-B pour une installation 6 fils.
Toutefois, en raison de la fréquence de démarrage faible, il est préférable de vérifier le
dimensionnement à l’aide du logiciel dédié Digistart Size afin de savoir si un calibre inférieur
pourrait être utilisé.
Facteurs pouvant influer sur le dimensionnement :
►► conditions environnementales (altitude ou température ambiante)
►► installation avec circuit bypass ou non,
►► connexion en ligne ou six fils.
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338 567 258 RCS ANGOULÊME
S.A.S au capital de 65 800 512 €
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