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Calcul de rail d'alimentation électrique de pont roulant

 

Note de Calcul : Alimentation électrique pour palan sur rail et ponts roulants

La définition du produit et du calibre se fait suivant deux paramètres à respecter simultanément :

  • La chute de tension en ligne qui doit être inférieure à la valeur admissible
  • La capacité en courant du produit, qui dépend de la température ambiante et du facteur de marche.

Pour les calculs, il est nécessaire de connaître les éléments suivants :

  • Intensité maximum en service continu
  • Nature des récepteurs (moteurs à cage, à bagues, démarreurs électroniques, résistances)
  • Intensité de démarrage des récepteurs
  • Température ambiante maximum
  • Distance maximum entre un récepteur et le point d'alimentation le plus proche
  • Tension et chute de tension admissible en service continu et au démarrage
  • Nature du courant
  • Cycle de fonctionnement des récepteurs (facteur de marche).

Nous proposons un outil de calcul automatique du calibre le mieux adapté sur notre site  www.fels.fr, intitulé « calculateur de prix Mobilis »

Pour une aide au calcul par nos services, téléchargez le Formulaire de consultation

Pour un calcul manuel, suivre la procédure ci-dessous :

1.CALCUL DE L’INTENSITÉ EN SERVICE CONTINU DE LA LIGNE 3 PHASE + TERRE DU PONT ROULANT SELON LA PUISSANCE

Faire l'inventaire des récepteurs qui fonctionnent simultanément et calculer l'intensité nominale correspondante :

I N = I 1 + I 2 + … + I n

Quelle équation pour calculer la consommation de puissance électrique des moteurs pour pont roulant ?

L’intensité peut être déterminée à partir de la puissance des récepteurs.
Dans un système triphasé on aura :

Intensité du courant

   avec
   In : courant absorbé (en Ampère)
   Pu : puissance utile du récepteur (en Watt)
   η : rendement du récepteur (compris entre 0,6 et 0,96 pour un moteur à cage)
   U : tension de service (en Volt)
   cos ϕ : facteur de puissance

 

En l’absence d’informations sur la simultanéité du fonctionnement des récepteurs, se reporter au tableau ci-dessous : (les moteurs fonctionnant vraisemblablement simultanément sont cochés d’une croix)

Nombre de Moteurs en parallèle selon la FEM

2.CALCUL DE L’INTENSITÉ AU DÉMARRAGE DES MOTEURS DU PONT ROULANT ET PUISSANCE

(2 secondes maximum)

Faire l'inventaire des récepteurs démarrant simultanément et de ceux déjà en service, puis calculer l'intensité correspondante. Lorsque l'intensité de démarrage n'est pas connue, faire l'approximation suivante :

 

Id = K . In  pour un récepteur seul

Avec  Formule du coefficient de démarrage

(en règle générale, on prend K = 5 à 6 pour des moteurs à cage, K = 2 pour les moteurs à rotor bobiné et K=2 avec les convertisseurs de fréquence)

Courant de démarrage par moteur d'après la FEM

3.CALCUL DE LA CHUTE DE TENSION

Généralement la chute de tension en ligne admise sur les rails d’alimentation se situe entre 2% et 6% de la tension nominale selon la phase de fonctionnement et selon les caractéristiques amont et aval de l’installation. La chute de tension entre l’origine d’une installation et tout point d’utilisation ne doit pas être supérieure aux valeurs normalisées ou convenues pour les applications.

 

A partir de la tension d’alimentation, de la longueur du tronçon considéré, de l’intensité nominale et de démarrage et de la valeur de l’impédance du conducteur retenu, il est possible de déterminer les chutes de tension en phase de démarrage et en phase de fonctionnement normal à l’aide des formules suivantes :

Courant alternatif triphasé :            ΔU = √(3). Z . Lt . I

Courant continu :                              ΔU = 2 . R . Lt . I

Chute de tension exprimée en % :  ΔU% = (ΔU/U) x 100

I : courant en service continu ou au démarrage selon le cas (en Ampère)

Lt : longueur du tronçon considéré (en m), prendre Lt selon le paragraphe 4 suivant

Z : impédance de la ligne (en Ω/m) (voir paragraphe 5 des données techniques générales)

R : résistance de la ligne (en Ω/m) (voir paragraphe 5 des données techniques générales)

U : tension d'alimentation (en Volt)

Dans le cas d'un fonctionnement impulsionnel, la chute de tension peut être vérifiée rapidement à l'aide des graphiques "service continu" et "démarrage" ci-dessous
Dans le cas d’un fonctionnement à 60Hz, les échauffements sont identiques mais la chute de tension est plus élevée :
Pour un calibre donné :

Soit X60 la réactance à 60Hz     ⌉       calculer Calcul de l'impédance à 60Hz 
Soit X50 la réactance à 50Hz     ⌋                                               

 
Puis calculer l’impédance à 60Hz suivante :     Formule impédance Z à 60Hz

 

4.CHUTE DE TENSION SELON LA POSITION DES ALIMENTATIONS

Une disposition judicieuse des points d'alimentation permet de réduire la chute de tension.

Positionner plusieurs points d’alimentation sur la ligne permet de limiter la chute de tension. Mais une liaison aux points d’alimentation effectuée au moyen de câbles souples avec une boucle suffisante pour la dilatation est nécessaire : l’utilisation de câble rigides implique une diminution de la distance possible sans adjonction d’un joint de dilatation.

Si L représente la longueur de la ligne, Lt représente la longueur maximum du tronçon à considérer pour la détermination de la chute de tension :

Une alimentation en bout de ligne

Longueur du tronçon à considérer pour 1 Alimentation en bout

 

 

Une alimentation en cours de ligne

Longueur du tronçon à cnsidérer pour 1 alimentation en cours de ligne

 

Deux alimentations

Longueur du tronçon à considérer pour 2 alimentations

Trois alimentations

Longueur du tronçon à considérer pour 3 alimentations

Quatre alimentations

Longueur du tronçon à considérer pour 4 alimentations

Cinq alimentations

Longueur du tronçon à considérer pour 5 alimentations

5.GRAPHIQUES DE SELECTION RAPIDE

         Graphique service continu

Service continu sous 400V à 50Hz,  35°C

Abaque de chute de tension nominale de 40A à 630A

Graphique phase démarrage

Démarrage : 2 secondes maximum sous 400V à 50Hz,  35°C

Abaque de chute de tension au démarrage 40A à 630A

 

Sélection rapide pour calibres 12A et 20A :

        Graphique service continu

Service continu sous 400V à 50Hz,  35°C

Abaque de chute de tension nominale de 12A à 20A

        Graphique phase démarrage

Démarrage : 2 secondes maximum sous 400V à 50Hz,  35°C

Abaque de chute de tension au démarrage de 12A à 20A

 

 

6.FACTEUR DE MARCHE

 

L’intensité maximale admissible en ampère est fonction de la température maximale admissible par le rail d’alimentation, de la température ambiante, du facteur de marche (taux d’utilisation des appareils sur une période courte) et de l’effet Joule provoqué par la circulation du courant.

Le facteur de marche dépend de l’utilisation de la machine, il est défini par convention sur des périodes de 10 minutes, il représente le rapport du temps d’activité par rapport au temps de cycle. Un facteur de marche de 80% indique que la machine sera utilisée 8 minutes par période de 10 minutes.

Si l’intensité nominale calculée est inférieure ou égale à l’intensité admissible par un calibre au facteur de marche choisi à la température maximale de service, alors ce calibre peut être sélectionné.

IN ≤ IFM

Un calibre inférieur au courant nominal peut être choisi si les conditions de chute de tension au démarrage, de chute de tension nominale et de facteur de marche sont satisfaites.

Plus la température de fonctionnement est élevée, plus le courant maximal admissible est réduit.

 

Courants admissibles ELITE :

Intensité selon le facteur de marche

Courants admissibles MOVIT :

Courants admissibles selon le facteur de Marche pour Movit