Spacial SFM : Cellules compartimentées pour le contrôle et la commande des moteurs

Le système fonctionnel fixe et compartimenté Spacial SFM pour départs-moteurs de Schneider Electric a été conçu pour fonctionner dans des environnements industriels (IP54).
Tous les composants des départs-moteurs sont parfaitement calibrés et coordonnés pour fonctionner ensemble.
Toutes les configurations ont été testées.
Cette solution donne l’assurance de réaliser une installation électrique fiable et sécurisée.
Les composants peuvent être préalablement montés sur châssis en atelier afin de simplifier leur installation dans le tableau.

Le système fonctionnel fixe pour départs-moteurs a été conçu pour commander des moteurs de puissance allant jusqu’à 250 kW.

Contrôle-commande des moteurs

La protection

Outre la puissance du moteur et le type de démarreur (démarrages direct, deux sens de marche, étoile-triangle), quatre critères principaux doivent être pris en compte dans le choix d’un départ-moteur :
> La tension d’emploi.
> Le type de protection thermique (électromécanique ou électronique).
> Le type de protection magnétique.
> Le type d’installation, selon le niveau de disponibilité souhaité.

Tension d’emploi
La tension d’emploi est un paramètre important car il détermine :
> Les performances des composants (pouvoir de coupure, …).
> Les contraintes d’installation.

Protection contre les surcharges
Protéger pour augmenter la durée de vie des moteurs.
> Une surcharge provoque l’échauffement du circuit moteur qui engendre des pertes par effet Joule et des pertes ferromagnétiques :
– L’intensité I du courant appelé par le moteur est proportionnel à la charge du moteur. Les pertes par effet Joule sont proportionnelles à I² (stator et rotor).
– Les cycles d’hystérésis dans les matériaux ferromagnétiques et les courants de Foucault induits provoquent un échauffement qui est, entre autres, proportionnelle à la fréquence.
> Un échauffement anormal a pour conséquence une réduction de la capacité d’isolement des matériaux, ce qui conduit à une réduction significative de la durée de vie du moteur, comme le montre le schéma ci-dessous.
> Dans des processus industriels, la disponibilité de l’énergie électrique est essentielle.
Il est par conséquent primordial de respecter scrupuleusement les conditions de fonctionnement des moteurs.
> La protection contre les surcharges est assurée soit par la protection thermique du disjoncteur, soit par un relais thermique externe.
Ils proposent souvent des fonctions supplémentaires pour superviser le fonctionnement du circuit- moteur.

Surveiller les moteurs pour améliorer la disponibilité de l’installation
> Un moteur électrique transforme l’énergie électrique en énergie mécanique.
> Lorsque la tension, le courant et la fréquence changent, la vitesse et le couple du moteur changent aussi. Réciproquement, toute modification de la charge a un impact direct sur ces paramètres.
> Les relais thermiques électromécaniques protègent le moteur contre les surcharges.
> Les relais thermiques électroniques protègent le moteur contre les surcharges sur la base de modèles thermiques très sophistiqués et extrêmement précis.
– Ils sont capables de détecter la cause de la surcharge, de transmettre l’information à un système de supervision, et permettre ainsi à l’opérateur d’identifier l’origine du problème.
– Ils surveillent de nombreux autres paramètres utiles à l’opérateur, lui permettant ainsi d’éviter l’arrêt du moteur ou de redémarrer rapidement après un arrêt.

– Exemples :
La sous-charge du moteur peut être le signe de la cavitation de la pompe.
L’inversion des phases peut indiquer une erreur de maintenance qui serait difficile à diagnostiquer sans ce symptôme.
– Outre la surveillance des courants, les relais électroniques peuvent contrôler la tension et par conséquent la puissance et le facteur de puissance. Ils peuvent également surveiller les courants de fuite et mesurer la température réelle de la bobine lorsque celle-ci intègre un capteur.
– Toutes ces informations permettent de mieux anticiper les problèmes et d’y faire face avec une plus grande efficacité.
– Enfin, les relais électroniques peuvent assurer des fonctions de traitement des informations, par exemple les statistiques d’état et de défaut. Ils sont également capables de proposer des solutions logiques et de réagir d’une façon adaptée.

Protection contre les courts-circuits
Schneider Electric privilégie le disjoncteur plutôt que le fusible car sa maintenance est plus facile et la remise sous-tension de l’installation plus rapide.

Avantages du disjoncteur :
> Solution plus universelle contrairement aux fusibles dont les normes ne sont pas coordonnées et unifiées.
> Dimensions réduites.
> Echauffement limité.
> Maintenance aisée.
> L’absence de risque de surdimensionnement de la cartouche fusible (qui provoque la destruction du moteur) ou de sous-dimensionnement (déclenchement intempestif).

La coordination

La coordination, de quoi s’agit-il ?
Un départ-moteur peut être composé de un, deux ou trois composants qui doivent être parfaitement coordonnés pour fonctionner ensemble et ainsi protéger efficacement le circuit moteur.

Objectifs de la coordination
> Assurer la protection des personnes et des biens.
> Assurer la continuité du service.
> Réduire les coûts de maintenance (pièces et main-d’œuvre).

Les types de coordination
> Type 1 : solution de base définie par la CEI 60947-4-1
– Absence de continuité de service.
– Coûts élevés de maintenance en cas de défaut.

> Type 2 : cette solution, définie par la CEI 60947-4-1, assure la continuité du service
– Diminution du temps d’arrêt des machines.
– Réduction du coût de remplacement de l’équipement.

> Coordination totale : solutions débrochables répondant aux exigences de la CEI 60947-6-2 :
– Pas de dommages ni de réarmement des composants suite à un défaut.
– L’installation est à nouveau opérationnelle immédiatement.

Le choix de Schneider Electric

Pour le tableau Spacial SFM offrant un niveau élevé de disponibilité, Schneider Electric a choisi :
La coordination de type 2 car :
> Le coût de réparation de l’équipement est faible.
> Le temps d’arrêt des machines est réduit.
et a écarté :
La coordination de type 1.

Les départs-moteurs

Solution à deux composants
Composition du départ-moteur : disjoncteur thermomagnétique + contacteur :
> Avantages
– Solution la plus économique.
– Convient à tous les types de schéma.
– Réarmement manuel suite à un défaut thermique.
– Coordination de type 2.
> Applications
– Production et processus continus et semi-continus.

Solution à trois composants
Composition du départ-moteur : protection magnétique + protection thermique + contacteur
> Avantages
– Large choix de solutions.
– Convient à tous les types de schéma.
– Réarmement manuel ou automatique suite à un défaut thermique.
– Deux classes de démarrage (10 et 20).
– Coordination de type 2.
– Séparation des défauts magnétiques et thermiques.
> Protection magnétique par disjoncteur
– Pour la production et les processus continus et semi-continus.
> Protection magnétique par fusible
– Pour tous les types de machine.
– Pour la production et les processus continus et semi-continus.

Enveloppes Spacial SFM

Les enveloppes compartimentées Spacial SFM pour le contrôle-commande des moteurs utilise la gamme Spacial SF.
Ces enveloppes offrent les mêmes fonctions :
> Différentes configurations possibles, associées latéralement ou dos à dos.
> Les portes partielles intégrées et les panneaux ont été conçus de façon à offrir le degré de protection requis.
Elles offrent aussi les mêmes avantages :
> Gain de temps tout au long des phases d’assemblage.
> Robustesse de l’enveloppe.

Modularité et polyvalence
36 modules verticaux d’espace utile sont proposés mesurant chacun 50 mm de hauteur.
Les enveloppes existent en quatre dimensions, avec deux compartiments supplémentaires pour les jeux de barres de distribution ou la gestion du câblage.
Elles peuvent également être associées à une enveloppe Spacial SFP pour les tableaux de distribution de puissance.

Le système fonctionnel
Une structure métallique
Le tableau est composé d’un ou plusieurs cadres associés latéralement ou dos à dos.
Sur cette ossature peut être montée une offre complète de plastrons et de portes partielles.
Cette structure permet de réaliser des configurations offrant un degré de protection IP54.
Il est également possible d’y ajouter une solution de gestion thermique de la gamme ClimaSys.
La continuité électrique est assurée par l’utilisation de tresses de mise à la terre.
Les portes partielles pleines sont réversibles. Elles peuvent s’ouvrir à 120° à droite ou à gauche. Leur montage est rapide, par une seule personne.
La robustesse du système de fermeture contribue naturellement au bon alignement de l’ensemble. Il comprend un à quatre points de fermeture avec un insert double barre de 5 mm en standard et la possibilité de le remplacer par un insert d’une autre forme.

Un système de distribution
L’électricité est distribuée dans tout le tableau au moyen de jeux de barres verticaux placés dans un compartiment latéral et de jeux de barres horizontaux.

Des unités fonctionnelles complètes
Une unité fonctionnelle est composée :
> Du départ-moteur.
> D’un châssis plein pour l’installation des composants du départ-moteur.
> D’un système de cloisonnement jusqu’à la Forme 4b avec presse-étoupe pour l’isolement des bornes à l’arrière du tableau ou bien sur le côté du compartiment des câbles.
> De dispositifs de raccordement sur site.

Les unités fonctionnelles sont modulaires et ont été conçues pour être installées les unes sur les autres.
Le système comprend tout ce qui est nécessaire au montage, à l’alimentation et au raccordement sur site de l’unité fonctionnelle.

Les éléments du système compartimenté Spacial SFM, en particulier ceux des unités fonctionnelles, ont été conçus et testés à partir des caractéristiques des composants des départs-moteurs. Cette conception garantit un niveau élevé de fiabilité du système et des conditions de sécurité optimales pour les personnes.
Les tableaux électriques construits dans le respect des recommandations émises par Schneider Electric sont en parfaite conformité avec les normes internationales CEI 61439-2 et CEI 62208.

Tenue aux environnements les plus sévères
> Degré de protection IP54 pour les environnements industriels poussiéreux et/ou humides.
> Résistance sismique.
> Possible d’ajouter un système de gestion thermique pour les environnements présentant des températures ambiantes supérieures à 45°C ou dans le cas des pertes thermiques élevées (ClimaSys).

La gamme d’enveloppes compartimentées Spacial SFM a été soumise à des essais de type complets conformément à la norme CEI 61439-2.
> Certification par un laboratoire indépendant.
> Contrôles permanents dans les laboratoires d’essai de Schneider Electric.
> Réalisation des essais de type suivants :
– Limite d’échauffement.
– Propriétés diélectriques.
– Tenue aux courts-circuits.
– Effcacité du circuit de protection.
– Conformité de la distance d’isolement et de la ligne de fuite.
– Fonctionnement mécanique.
– Degré de protection.

Cloisonnement
Le cloisonnement est essentiel pour garantir le niveau le plus élevé de protection de l’installation et du personnel effectuant des opérations sur le tableau.
Lorsqu’il est associé à une protection standard (cache-bornes, raccordements fabriqués en usine), le cloisonnement empêche tout contact direct avec les parties sous tension.

Forme 2b
> Les bornes pour conducteurs externes sont séparées des jeux de barres.
> Les unités fonctionnelles et les bornes sont séparées des jeux de barres.

Forme 3b
Séparation des jeux de barres des unités fonctionnelles et séparation de toutes les unités fonctionnelles entre elles.
Séparation des bornes pour conducteurs externes des unités fonctionnelles, mais pas entre elles.
> Protection contre tout contact avec les parties sous tension.
> Diminution du risque de défaut entre les unités fonctionnelles (propagation des arcs électriques, etc.).

Forme 4a
Bornes pour conducteurs extérieurs dans le même compartiment que l’unité fonctionnelle associée.

Forme 4b
Les bornes pour conducteurs externes ne se trouvent pas dans le même compartiment que l’unité fonctionnelle associée mais dans des zones ou compartiments individuels protégés, séparés et clos.

Caractéristiques

Unités fonctionnelles
Les châssis pleins peuvent être utilisés pour l’installation sur un support unique de l’ensemble des constituants d’un départ-moteur.

Facilité d’installation
Les départs moteurs peuvent être préparés sur un établi en y faisant les découpages nécessaires.
Le système de fixation rapide permet de maintenir le châssis en place pendant l’installation et le câblage des dispositifs. Le châssis peut être fixé sur les cloisons latérales et réglé en profondeur au pas de 50 mm.

Évolutivité du tableau
> Unités fonctionnelles avec cloisonnement de Formes 3b et 4b.
> Accessibilité latérale et arrière.
> Panneaux de séparation avec pré-découpages pour presse-étoupe réf. 01215.

Fiabilité des unités fonctionnelles
> L’unité de hauteur des châssis est le module de 50 mm.
> Les châssis de 3 à 24 modules (150 à 1200 mm) sont installés dans des cellules de 600 et 800 mm de largeur.
> Capacité des cellules Spacial SFM : 36 modules de 50 mm.
> Les câbles passent dans des compartiments latéraux dédiés de 300 ou 400 mm de largeur.

Châssis plein

Linergy, solutions de distribution

Le système breveté Linergy LGYE-LGY repose sur plusieurs décennies d’expertise de Schneider Electric en matière de systèmes de distribution électrique. Il est certifié conforme à la norme CEI 61439-2 par l’ASEFA.

Le profil unique de Linergy a été conçu pour les caractéristiques et performances garanties et validées jusqu’à 4000 A.

La chaleur est dissipée par conduction et rayonnement.
Contrairement aux jeux de barres en aluminium étamé, les jeux de barres Linergy LGYE-LGY possèdent une piste de contact très robuste, en cuivre pour garantir une qualité et une fiabilité optimales des connexions.

Projection à froid, le système breveté Linergy LGYE-LGY utilise un procédé de revêtement par flamme supersonique pour une surface de contact robuste en cuivre.
Les jeux de barres Linergy LGYE-LGY sont deux fois plus légers que des barres Linergy BS de calibres équivalents, pour un transport plus économe en carburant, une manipulation plus pratique et une installation plus facile.
Les barres Linergy LGYE-LGY sont extrudées pour obtenir un profil unique, avec des parties pleines et des parties évidées, améliorant ainsi la rigidité, la dissipation thermique et la tenue aux courts-circuits jusqu’à 100 kA/1 s (Icw).

Les accessoires Linergy
Linergy est un système de jeu de barres complet qui inclut tous les raccordements, vis, boulons, supports isolants et autres accessoires pour un montage sans perçage.

Linergy LGYE / LGY /BS
Solutions jusqu’à 2500 A pour Spacial SFM et jusqu’à 4 000 A pour Spacial SFP.
> Connexion en tout endroit sans perçage (avec profils LGY et LGYE).