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Auteur(s)
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Henri MABBOUX : Service Recherche et Développement MGE UPS SYSTEMS
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Les alimentations sans interruption (ASI) sont des interfaces entre le réseau électrique et des charges alternatives sensibles.
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Les ASI statiques, apparues au début des années 1970, ont été le résultat de l'arrivée d'une technologie, les semi-conducteurs de puissance, et du besoin d'avoir des alimentations électriques de qualité pour alimenter les grands centres informatiques de gestion. Les ASI ont suivi depuis d'importantes évolutions, du fait :
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des technologies, en particulier dans le domaine des semi-conducteurs de puissance ;
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du développement de la mini-informatique et micro-informatique ; pour répondre à ces besoins, l’offre en onduleurs s’est élargie pour se situer actuellement en puissance de quelques centaines de voltampères à plusieurs centaines de kilovoltampères ;
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de l’extension des réseaux informatiques ; l’ASI est considérée comme un périphérique de l’application, ce qui lui demande de pouvoir communiquer avec ces réseaux.
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Dans cet article, nous parlerons des ASI statiques pour charge alternative, communément appelées onduleurs. En langue anglaise, l’équivalence de ASI est le terme UPS « Uninterruptible Power Supply ».
Le terme « onduleur » peut recouvrir plusieurs réalités selon le contexte :
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la première est l’ensemble de l’interface entre le réseau et la charge ;
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la seconde est le convertisseur statique qui élabore du courant alternatif à partir d'une source continue.
Pour assurer la continuité de service, les ASI mettent en œuvre des accumulateurs chimiques d’énergie plomb-acide ou cadmium-nickel.
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Avant de présenter les ASI, voici un bref aperçu des perturbations ren- contrées sur les réseaux électriques.
Les coupures de tension correspondent à une absence du réseau pendant plus d’une minute.
Les coupures brèves de tension et les creux de tension sont des phénomènes de 10 ms à quelques dizaines de secondes entraînant une baisse de tension pouvant évoluer de 10 % à 100 % de la valeur nominale. Par exemple, on peut citer la permutation de source à la suite d’un défaut sur une arrivée moyenne tension, l’enclenchement de transformateurs ou le démarrage de moteurs.
Les microcoupures sont les perturbations transitoires inférieures à 10 ms.
Les surtensions peuvent être générées par l’enclenchement ou le déclenchement de charge sur le réseau moyenne tension (MT). Elles sont transmises au réseau basse tension (BT) par les transformateurs MT/BT.
La distorsion en tension provient des charges non linéaires qui génèrent une distorsion en tension fonction de l’impédance du réseau. Le niveau de distorsion peut annuler la marge de compatibilité entre la source et la charge alimentée.
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Solutions et systèmes d’ASI pour améliorer la disponibilité d’énergie
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4. Compatibilité de l’ASI avec son alimentation
4.1 Approche générale
La définition de l’ASI doit prendre en compte la nature et les caractéristiques de l’alimentation.
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Nature de l’alimentation :
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alimentation en basse tension par le réseau public ;
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alimentation par un transformateur MT/BT ;
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présence d’une source de substitution : moteur thermique et alternateur.
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Caractéristiques de l’alimentation :
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topologie du réseau (monophasé, triphasé avec neutre, triphasé sans neutre) ;
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tension et fréquence nominales ;
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plages de variation autour des tensions et fréquences nominales ; en France, EDF annonce une plage de variation de tension de ± 10 %, mais temporairement des variations de ± 15 ou ± 20 % sont possibles pendant quelques minutes ;
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tension de court-circuit de l’alimentation ;
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réactance subtransitoire de l’alternateur.
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Caractéristiques du dispositif de protection contre les surintensités.
La compatibilité de l’ASI avec son alimentation doit être vérifiée avec les données du constructeur.
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Deux autres points importants sont à considérer.
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La distorsion introduite par l’ASI sur la tension de l’alimentation est-elle compatible avec les autres récepteurs ?
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La façon de véhiculer la puissance est-elle optimale ?
Cela est caractérisé par le facteur de puissance qui est égal à 1 quand le transfert est optimal. Le facteur de puissance
est fonction du facteur de déphasage du fondamental cos ϕ 1 et du taux de distorsion en courant TDi .
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Compatibilité de l’ASI avec son alimentation
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Guide Pratique : Les Onduleurs pour la sécurité des installations ; - 2e édition d’octobre 1996, Collection Journal de l’Équipement Électrique et Électronique (J3E).
-
(2) - SENON (G.E.) - Évaluation des performances d’architectures multi-ASI : fiabilité et disponibilité. - Extrait de la Revue générale de l’Électricité, no 11 (décembre 1992).
-
(3) - FIORINA (J.N.) - Onduleurs et harmoniques (cas des charges non linéaires). - Cahier Technique Merlin Gerin, no 159 (juin 1992).
-
(4) - FIORINA (J.N.) - Harmoniques en amont des redresseurs des ASI. - Cahier Technique Merlin Gerin, no 160 (mars 1993).
-
(5) - Charte des installations électriques Basse Tension. La connaissance et la prescription des schémas de liaisons à la terre. - Groupe Schneider (juillet 1996).
-
...
NORMES
-
Installations électriques à basse tension. - NF C15-100 - 12-2002
-
Installations électriques à basse tension. Guide pratique – Alimentation sans interruption (ASI) de type statique et système de transfert statique (STS) – Règles d’installation. - UTE C15-402 - 11-2004
-
Convertisseurs à semi-conducteurs. Spécifications communes et convertisseurs commutés par le réseau. Partie 1-1 : Spécifications des clauses techniques de base. - CEI 60146-1-1 - 4-1991
-
Convertisseurs à semi-conducteurs. Spécifications communes et convertisseurs commutés par le réseau. Partie 1-2 : Guide d’application. - CEI/TR 60146-1-2 - 4-1991
-
Convertisseurs à semi-conducteurs. Spécifications communes et convertisseurs commutés par le réseau. Partie 1-3 : Transformateurs et bobines d’inductance. - CEI 60146-1-3 - 4-1991
-
Convertisseurs à semi-conducteurs. Partie 2 : Convertisseurs autocommutés à semi-conducteurs y compris les convertisseurs à courant continu directs. - CEI 60146-2 - 11-1999
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