Secours modulaire Les alimentations sans interruption gagnent en intelligence, en modularité, en souplesse et en disponibilité Sophie Benson-Warner – Depuis de nombreuses années, les alimentations statiques sans interruption (ASI) sécurisent et fiabilisent la distribution électrique des installations industrielles et tertiaires. Rares sont les produits ayant investi autant d’applications stratégiques : datacenters, salles informatiques, fabrication de semi-conducteurs, automobile . . . jusqu’aux équipements médicaux de pointe. Les ASI ont toujours été conçues comme des appareils monolithiques, dépourvus de la flexibilité, de l’évolutivité, de la maintenabilité et de la disponibilité si chères au client. Cette conception traditionnelle a laissé place ces dernières années à une nouvelle technologie résolument modulaire. ABB a une longue expérience de la fourniture et de la protec­ tion électriques, avec notamment une offre d’ASI industrielles modulaires que viennent renforcer l’acquisition de la société Newave Energy et sa toute nouvelle gamme d’ASI de moyenne et forte puissance. ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­2 0 revue ABB 1|13 O mniprésentes dans une multitude de secteurs industriels et tertiaires, les ASI doivent en permanence se mettre au diapason du progrès technologique. Trois paramètres déterminants entrent dans le choix d’une ASI : la criticité des installations secourues, le coût et la performance énergétique des solutions. Des critères qui ont largement présidé à ­l’essor des ASI modulaires, synonymes d’évolutivité, de rendement élevé et de baisses importantes de la consommation d’énergie et des émissions de CO2. Ces ASI procurent également la flexibilité ­réclamée par les prescripteurs soucieux de concilier aujourd’hui comme demain puissance maxi et encombrement mini. Photo Toute installation stratégique moderne, comme ce centre informatique, doit se prémunir des perturbations du réseau électrique. Par leur robustesse et leur flexibilité, les ASI modulaires d’ABB garantissent une alimentation de qualité, fiable et continue. Newave Energy, spécialiste des solutions électriques d’alimentation sans interruption, est depuis mars 2012 société du Groupe ABB. Ses premières ASI modulaires sans transformateur, qui remontent à 2001, dictent e ­ ncore aujourd’hui l’évolution architecturale du marché de la protection électrique. Si Newave possède toute une offre d’ASI traditionnelles autonomes et compac­ tes, près de 70 % de ses ventes sont constitués d’ASI mo­d u­l aires, en majorité ­triphasées, qui complètent la gamme à haut rendement PCS100 d’ABB de conditionneurs actifs de tension AVC (Active Voltage Conditioners) et d’alimentations sans interruption UPS-I pour ­l ’industrie [1, 2]. PCS100 AVC Le conditionneur actif de tension ➔ 1 protège les PCS100 AVC d’ABB charges et équipements sensibles des déséquilibres et creux de tension, en conformité avec les normes et réglementations. La mesure continue de la forme d’onde de tension d’entrée et sa compa- De grands producteurs de semi-conducteurs recourent aux ASI modulaires d’ABB pour sécuriser leurs charges sensibles. raison à la sinusoïde de référence permettent de créer avec l’électronique de puissance des vecteurs de tension qui sont injectés en temps réel pour fiabiliser et sécuriser la distribution de courant en aval, y compris dans les applications les plus contraignantes comme l’automobile et les semi-conducteurs ➔ 2. Secours modulaire ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­2 1 1 Conditionneur actif de tension PCS100 AVC 2 Les alimentations industrielles PCS100 AVC et UPS-I d’ABB protègent quantité de charges dans une foule de configurations. Le PCS100 AVC ne tire pas cette énergie de supercondensateurs ou de batteries d’accumulateurs mais de l’alimentation résiduelle au facteur de puissance unitaire, sans incidence majeure. Il apporte ainsi une réponse fiable, performante et compacte aux creux de tension, qui représentent plus de 90 % des perturbations du réseau préjudiciables à la performance industrielle. jusqu’à 55 %. Pour des creux plus profonds, il assure une correction partielle qui évite souvent le délestage. En outre, tous les modèles sont capables de corriger en continu les fluctuations de ± 10 % de la tension réseau, parant ainsi aux ­d éséquilibres nuisibles aux moteurs en démarrage direct sur le réseau et aux ­e ntraînements à vitesse variable. Pour autant, certaines charges critiques, en particulier les automatismes de procédé, réclament une protection électrique qui sort du domaine d’emploi des conditionneurs actifs de tension ; c’est là qu’entre en jeu la solution UPS-I. Les deux produits peuvent cohabiter dans un grand nombre d’applications industrielles pour secourir différents types de charge. Le PCS100 AVC intègre un circuit « bypass­ » redondant qui assure la continuité de service dans le cas (improbable) d’une défaillance de l’électronique de puissance. Disponibilité et fiabilité sont alors de très haut niveau. Certains grands producteurs de semi-conducteurs, très pointilleux sur la question de la disponibilité opérationnelle, recourent à cette technologie pour protéger leurs procédés sensibles. Le PCS100 AVC corrige rapidement et intégralement les creux de tension triphasée jusqu’à 70 % de la tension nominale, et ceux de tension monophasée, ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­2 2 revue ABB 1|13 PCS100 UPS-I L’UPS-I est une ASI modulaire à haut rendement fonctionnant en interaction directe avec le réseau ➔ 3 et conçue pour les ­moteurs et variateurs de vitesse. Sa très grande robustesse s’accommode des charges industrielles les plus exigeantes. En temps normal, un commutateur statique de fort calibre alimente la charge, le L’une des difficultés de la protection électrique industrielle est de discriminer correctement les réglages du système pour choisir la bonne solution. La topologie exclusive de l’UPS-I, de même que la robustesse et le calibre de son commutateur statique, procurent au concepteur du système électrique une excellente protection contre les perturbations. Avec un rendement de l’ordre de 99 %, l’UPS-I affiche des pertes minimes qui se traduisent par un faible coût total de possession et de moindres besoins de refroidissement : une solution tant économique qu’écologique. Pour stocker l’énergie, l’UPS-I peut utiliser les traditionnels accumulateurs au plomb mais aussi, à la d ­ emande de nombreux clients ABB, des supercondensateurs hautes per­formances capables d’endurer 500 000 cycles sans grande maintenance préventive. Autrement dit, la durée de vie de cette réserve d’énergie n’est pas amputée par l’utilisation effective de l’ASI, ce qui est souvent le cas avec les batteries. Nombreuses sont les applications industrielles où la réserve n’intervient que pour pallier des événements de Le conditionneur actif de ­tension PCS100 AVC protège les charges industrielles ­s ensibles des creux et ­d éséquilibres de tension, conformément aux normes et règlements. module onduleur assurant la relève quand la tension réseau sort des tolérances. 3 ASI industrielle PCS100 UPS-I Le PCS100 AVC intègre un by-pass redondant qui ­garantit la continu­ ité, la disponibilité et la fiabilité de l’alimentation en cas de défaut de l’électronique de puissance. courte durée, quelques s­ econdes seulement (creux de tension profonds ou commutation de charges). Newave a bâti ses ASI bureautiques sur une redondance, une décentralisation et une modularité poussées, alors qu’ABB a opté avec son offre UPS-I pour une architecture modulaire centralisée, mieux adaptée aux besoins d’élimination des défauts en milieu industriel. Le commutateur statique est prévu pour les fortes surcharges (démarrage de ­moteurs, machines à souder, etc.), les distorsions harmoniques provenant de charges déformantes (variateurs, redresseurs électroniques, etc.) et les défauts courants de l’industrie. La défaillance 4 Armoire de l’onduleur PCS100 UPS-I d’un module onduleur n’empêche pas le fonctionnement du système, à puissance réduite. Même si le commutateur peut être assimilé à un point unique de défaillance, il est secouru par un by-pass électromécanique à sécurité intrinsèque, ­garant d’une fiabilité optimale. Facteur de puissance Beaucoup de problèmes liés à l’usage d’ASI sont dus aux charges qu’elles alimentent, même dans l’informatique : en fonctionnement normal, bon nombre des alimentations à découpage modernes des serveurs engendrent un facteur de puissance en avance et des contraintes de faible charge. Ce facteur de puissance capacitif est un inconvénient m ajeur des ASI traditionnelles car il ­ e ntraîne la surcharge de l’onduleur et ­ un déclassement important. Les ASI b ureautiques et industrielles PCS100 ­ UPS-I d’ABB acceptent une bien plus grande plage de facteurs de puissance, supprimant les coûts cachés du déclassement et le surdimensionnement de la protection électrique. et les harmoniques de rang faible, qui perturbent toujours les alternateurs de ces systèmes. Le choix d’une alimentation sans interruption ABB impose un cahier des charges rigoureux qui porte essentiellement sur trois critères : à puissance identique (exprimée en kilowatts ou kilovolt­ ampères), deux applications peuvent nettement se différencier par la nature des charges alimentées et les problèmes de qualité du courant. Dans tous les cas de figure, la gamme complète d’ASI et l’expertise applicative d’ABB garantissent une protection efficace, fiable et économique des charges critiques. Sophie Benson-Warner Le facteur de puissance en avance est aussi un problème majeur pour les groupes électrogènes de secours qui alimentent beaucoup d’installations. Le STATCOM-I, autre produit phare de l’offre de protection électrique d’ABB, est une solution économique pour corriger rapidement les puissances réactives capacitives, les déséquilibres de courant ABB Discrete Automation and Motion Napier (Nouvelle-Zélande) [email protected] Bibliographie [1] Hoffmann, R., « La tension tient la forme », Revue ABB, 1/2012, p. 30–33. [2] Benson-Warner, S., « Alimentation équilibrée », Revue ABB, 1/2012, p. 27–29. Secours modulaire ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­2 3