Les alimentations industrielles 1.Présentation 2.Technologie

Les alimentations industrielles
Très Basse Tension de Sécurité 24V=
Cours
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1.Présentation
Les systèmes industriels utilisent l'énergie électrique issue
de différents réseaux selon la puissance à absorber, entre
autres les 15kV~, 400V~, 230V~ en France. Les parties
opératives sont pilotées par des armoires de commande
pouvant comporter des Automates programmables
industriels, des pré-actionneurs, des interfaces de capteurs
externes, ... Ces dispositifs de commande utilisent une très
basse tension de sécurité (TBTS) en alternatif pour les
composants électromécaniques, et en continu pour les
composants à base d'électronique.
La tension continue la plus répandue est le 24V=.
Il s'agit donc d'implanter dans les armoires électriques
des alimentations de tension continue 24V à partir du réseau
230V. Mais il existe différents produits nommés
« alimentations 24V= », alors que ceux-ci ne fournissent pas
tous le même type d'alimentation et ne sont pas toujours
interchangeables.
2.Technologie
2.1.Les alimentations redressées et filtrées
C'est la technologie la plus simple :
•Transformateur 50Hz à feuilles de métal ou torique,
•pont redresseur double alternance,
•condensateur de filtrage,
•protections par fusibles.
Ces alimentations sont économiques à l'achat.
Elles ne comprennent aucun dispositif de contrôle de la
tension de sortie (commutation naturelle à travers le pont de
diodes), aucun composant massivement résistif qui pourrait
dégager de la chaleur.
La tension de sortie dépend donc :
•de la charge appliquée en sortie : plus elle est élevée, plus
la tension de sortie chute, et plus l'ondulation augmente.
La tension à vide est donc souvent bien supérieure à la
tension nominale ;
•de la tension de ligne au primaire.
2.2.Les alimentations stabilisées/ régulées
linéaires
La base est la même que la redressée- filtrée :
transformateur volumineux, redresseur, filtrage. Mais elle est
munie en plus d'un dispositif de régulation de la tension de
sortie quelles que soient la tension d'entrée et la charge en
sortie, dans les limites du courant qu'elle peut fournir.
C'est un transistor « Ballast » qui fait le pont entre la
tension filtrée aux bornes du condensateur et la sortie. Il
supporte donc à ses bornes la différence de tension entre la
sortie et le filtrage, tout en étant traversé par le courant
principal de la charge : c'est le régime « linéaire ».
On devinera donc que tension et
courant associés entraînent une
dissipation de puissance et un
dégagement de chaleur conséquents.
Leurs performances en stabilité
sont bien meilleures que les
alimentations simplement filtrées, et on notera leur qualité de
régulation par le taux d'ondulation résiduel.
2.3.Les alimentations stabilisées/ régulées à
découpage
L'inconvénient de la régulation linéaire, lié à l'état de
fonctionnement du transistor, a été contourné par l'utilisation
d'un transistor en régime de « commutation », qui découpe la
tension issue d'un filtrage pour ne laisser passer que
l'énergie nécessaire. La tension ainsi hachée est filtrée et
lissée en sortie.
Il en résulte une conception très différente :
•le transistor n'est plus bipolaire mais
de type MOS (moins de pertes),
•la tension secteur est directement
redressée et filtrée, sans
transformateur volumineux,
•la tension est hachée à une fréquence
de plusieurs kHz,
•l'abaissement de tension est aussi procuré par transfo,
bien plus petit car fréquence bien plus élevée, et qui
assure l'isolement galvanique.
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Les alimentations à découpage sont bien moins
encombrantes et plus légères à puissante équivalente.
3.Choix
3.1.Alimentation redressée et filtrée
La tension de sortie n'étant pas stabilisée, elles ne
conviennent pas à l'alimentation de produits à base
d'électronique où une certaine précision est demandée :
capteurs analogiques.
Par contre, elle trouveront une bonne place dans
l'alimentation de la partie commande en courant « continu »
de relais électromécaniques, détecteurs TOR, afficheurs
numériques selon leurs spécifications électriques.
3.2.Alimentation stabilisée linéaire
La qualité de la tension de sortie convient à toutes les
utilisations en 24V= : capteurs, traitement de signal,
afficheurs, API, ... Cependant, on veillera à assurer la
ventilation de l'armoire où une alimentation linéaire est
installée, en raison du dégagement de chaleur.
3.3.Alimentation régulée à découpage
La qualité de la tension de sortie est comparable à la
régulation linéaire dans les usages les plus courants.
On la choisira lorsque les contraintes d'encombrement et
de température sont critiques.
4.Mise en oeuvre
➢Vérifier les instructions de la notice constructeur ;
➢S'assurer que le courant qu'elle peut fournir est suffisant
pour la charge qui y sera connectée ;
➢Associer les protections nécessaires si elles ne sont pas
intégrées à l'alimentation ;
4.1.Alimentation régulée à découpage
➢Vérifier que l'alimentation ne nécessite pas une charge
minimale pour assurer une bonne stabilité de la régulation.
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Schéma de principe d'une alimentation à découpage
http://www.epsic.ch/branches/electronique/techn99/elnthcircuit/cidectxt.html